差分放大器及其信号放大方法技术

提供一种差分放大器，包括：第一放大器级，用于产生第一级差分输出信号；偏置电路，耦接于所述第一放大器级，包括一偏置电流源和第一、第二控制晶体管，所述第一、第二控制晶体管通过所述偏置电流源耦接于接地端，所述偏置电路用于由所述偏置电流源提供具有所需的静态电流电平的偏置电流，以及通过所述偏置电流偏置第一和第二控制晶体管以分别产生第一和第二电流；以及第二放大器级，耦接于偏置电路，包括用于输出第二级差分输出信号的第一和第二输出放大器级，所述第一和第二输出放大器级的每一个包括相互串联的互补型推挽式晶体管，以及一耦接于所述推晶体管的镜像晶体管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及放大器电路，尤其涉及一种A/AB类全差分放大器及信号放大方法。
技术介绍
放大器通常响应于输入信号来调制电源电流。基于所述输入信号在电路中的放大比例，放大器被分为几类，例如A类、B类和AB类放大器。对于A类放大器，有源器件在输入信号的整个传导周期保持启动(active)，且几乎所有的时间都在消耗电能。对于B类放大器，有源器件在二分之一传导周期内保持启动，并且输出信号具有明显的失真。AB类放大器包括多个推挽式器件(push and pull devices)，其中每个推挽式器件被偏置，以在多于二分之一传导周期的时间内传导，其能够降低B类放大器的交叉整形(cross-over clipping)，但是却增加了与A类放大器相关的功耗。所增加的功耗来自AB类放大器的“静态电流”，所述“静态电流”在没有输入信号的情况下通过所述推挽式器件由正极流向负极。所述AB类放大器只需要少量的静态电流即可大大减少交叉失真，因此被广泛应用于音频、信号处理和射频电路。因此，静态电流的选择大大影响失真程度与功效。当所述AB类放大器的推挽式器件由电压偏置操作时，流经所述推挽式器件的所述静态电流由偏置电压、器件工艺、温度和电源电压的变化来确定。如果通过推挽式器件的静态电流不匹配，可能会导致电路性能下降，例如增加共模直流(DC)偏移和差模(DC)偏移。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种，以解决上述技术问题。在一实施例中，提供一种差分放大器，包括:第一放大器级，用于根据差分输入信号产生第一级差分输出信号；偏置电路，耦接于所述第一放大器级和接地端之间，包括一偏置电流源和第一、第二控制晶体管，所述第一、第二控制晶体管通过所述偏置电流源耦接于所述接地端，所述偏置电路用于通过所述偏置电流源提供的具有所需的静态电流电平的偏置电流，偏置所述第一和第二控制晶体管，以分别产生第一和第二电流，所述第一和第二控制晶体管形成一差分对，所述差分对接收所述第一级差分输出信号；以及第二放大器级，耦接于所述偏置电路，包括用于输出第二级差分输出信号的第一和第二输出放大器级，所述第一和第二输出放大器级的每一个包括推挽式晶体管以及镜像晶体管，所述推挽式晶体管包括相互串联且互补的一个推晶体管和一个挽晶体管，所述镜像晶体管耦接于所述推晶体管，所述镜像晶体管将所述第一和第二电流的其中一个镜像到所述推晶体管，且所述镜像后的电流用于偏置所述挽晶体管。在另一实施例中，提供一种信号放大方法，用于一差分放大器。所述方法包括:根据差分输入信号产生第一级差分输出信号；通过一电流源提供具有所需的静态电流电平的偏置电流；通过所述偏置电流偏置第一和第二控制晶体管以分别产生第一和第二电流，所述第一和第二控制晶体管形成一差分对，所述差分对接收所述第一级差分输出信号；将所述第一和第二电流镜像到第一和第二推晶体管，所述第一和第二推晶体管分别串联耦接于第一和第二挽晶体管，所述第一和第二推晶体管与所述第一和第二推晶体管对应形成两对推挽式晶体管，且每一对串联的推挽式晶体管是互补的；通过来自所述第一和第二推晶体管的镜像后的第一和第二电流，分别偏置所述第一和第二挽晶体管；以及两对所述推挽式晶体管输出第二级差分输出信号。所述差分放大器采用偏置电路，以提供相等且恒定的静态电流到所述放大器输出级的推挽式晶体管，以及采用基准电压产生电路，来提供输出电压共模校正，降低共模和差模DC偏移并增加信号噪声抑制，提高电路性能。【附图说明】图1是根据本专利技术一实施例的A/AB类放大器的电路原理图；图2是根据本专利技术另一实施例的A/AB类放大器的电路原理图；图3是结合在图1的所述A/AB类放大器中的电压共模电路和偏置电路的电路原理图；图4是根据本专利技术又一实施例提供的AB类放大器的电路原理图；图5是根据本专利技术一实施例的控制方法的流程图；图6是根据本专利技术另一实施例的控制方法的流程图。【具体实施方式】在本说明书以及权利要求书当中使用了某些词汇来指代特定的组件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”是一个开放式之用语，因此应解释成“包括但不限定于”。另外，“耦接” 一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一设备耦接于第二设备，则代表第一设备可以直接电气连接于第二设备，或通过其它设备或连接手段间接地电气连接至第二设备。下述放大器电路的实施例采用互补型晶体管，S卩“npn型”和“pnp型”晶体管，或称为N型和P型器件。在双极结型晶体管(BJT)中，晶体管类型指半导体材料和由此获得的主要载流子，且基于所述半导体材料和主要载流子，形成所述BJT的各个区域，即发射极、基极和集电极。同样，在一个场效应晶体管(FET)中，FET指半导体材料和主要载流子，且基于所述半导体材料和主要载流子而形成所述漏极、栅极以及源极。所述N和P型设备被认为是互补的，原因是它们的开关特性是互补的。当BJT的基极或FET的栅极电压被拉低时，所述P型器件或“pnp”型器件通常是“开启”并导通的。相反，当BJT的基极或FET的栅极电压被拉高时，所述N型器件或“npn”型器件通常是“开启”并导通的。可以理解，本揭露书的实施例仅用于说明本专利技术的原理，实际的实现方式不限于在实施例中所示的电路结构。具体的，本实施例中的晶体管器件的极性是可以互换来实现本专利技术的原理并满足各种设计的。此外，在一些实施例中，所述BJT器件可被用来代替FET器件以实现本专利技术。在下面揭露的内容中，电源被标记为VDD，并提供一个固定的电压电势，例如3V、5V或其他值。接地端被固定在OV电压电势。在一些实施例中，连接到各实施例中的输出节点OUTM和OUTP的输出负载通常与放大器电路连接相同的接地端。图1是根据本专利技术一实施例的A/AB类放大器I的电路原理图。所述A/AB类放大器I包括第一放大器级10、第二放大器级、偏置电路14和电压共模(voltage common-mode)反馈电路18。所述第一放大器级10和第二放大器级耦接到所述偏置电路14，所述电压共模反馈电路18耦接到所述第一放大器级10和第二放大器级，以校正所述共模电压。所述放大器I是一个差分放大器，其接收一对差分输入信号I匪和INP，并产生一对第二级差分输出信号OUTM和0UTP。所述差分输入信号I匪和INP通过两级放大，以产生所述第二级差分输出信号OUTM和0UTP，其中所述第二放大器级被配置为AB类放大器。所述偏置电路14用于运送等效静态电流到所述第二放大器级的多个推挽式(push and pull)晶体管。所述放大器I可以整合在集成电路或分立电路中，用于音频、视频、通信、计算和信号处理系统的各种应用产品中。所述第一放大器级10采用折叠级联(folded cascode)结构，且所述第二放大器级包括电流镜和推挽式结构。所述第一放大器级10接收所述差分输入信号INM和INP，并在节点NI和N2输出第一级差分输出信号。所述折叠级联结构用于提供具有中等增益的高频响应。所述差分输入信号I匪和INP可以是在转换器或频率合成器中处理过的音频信号、射频信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差分放大器，包括：第一放大器级，用于根据差分输入信号产生第一级差分输出信号；偏置电路，耦接于所述第一放大器级和接地端之间，包括一偏置电流源和第一、第二控制晶体管，所述第一、第二控制晶体管通过所述偏置电流源耦接于所述接地端，所述偏置电路用于通过所述偏置电流源提供的具有所需的静态电流电平的偏置电流，偏置所述第一和第二控制晶体管，以分别产生第一和第二电流，所述第一和第二控制晶体管形成一差分对，所述差分对接收所述第一级差分输出信号；以及第二放大器级，耦接于所述偏置电路，包括用于输出第二级差分输出信号的第一和第二输出放大器级，所述第一和第二输出放大器级的每一个包括推挽式晶体管以及镜像晶体管，所述推挽式晶体管包括相互串联且互补的一个推晶体管和一个挽晶体管，所述镜像晶体管耦接于所述推晶体管，所述镜像晶体管将所述第一和第二电流的其中一个镜像到所述推晶体管，且所述镜像后的电流用于偏置所述挽晶体管。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：达思古帕塔尤达，宋德成，孔明，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG