放大器电路、对应的设备和方法技术

放大器电路包括具有差分输入晶体管对的第一输入级和具有被耦合到负载的输出节点的第二增益级。第一增益级中的节点被耦合到第二增益级中的输出节点。反馈线将输出节点耦合到差分输入晶体管对的第一晶体管的控制节点。电流镜电路系统被耦合到第二增益级中通过另外晶体管的电流流动路径，并且包括被配置为产生指示被供应给负载的电流的感测信号的感测节点。感测节点处的感测信号被直接反馈到差分输入晶体管对的第一晶体管的控制节点，以在环路传递函数中提供零点，该零点匹配并跟踪和抵消负载相关的极点。负载相关的极点。负载相关的极点。

【技术实现步骤摘要】
放大器电路、对应的设备和方法
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求于2021年4月16日提交的意大利专利申请第102021000009653号的优先权权益，其内容在法律允许的最大范围内通过引用整体并入本文。


[0003]说明书涉及放大器电路。
[0004]一个或多个实施例可以有利地被应用于具有精确信号放大规格的放大器。

技术介绍

[0005]尽管该领域中的活动持续不断，但是对在精确信号放大(例如，准确度好于0.1％)、大输出摆幅(例如，接近电源电压)和针对大范围电容性负载(几乎任何电容性负载)的稳定行为方面展现出改善性能的放大器仍然有需求。
[0006]在本领域中需要提供符合这种需求的改进的放大器。

技术实现思路

[0007]一个或多个实施例可以涉及一种放大器电路。
[0008]一个或多个实施例可以涉及对应的设备。
[0009]包括例如具有从几pF到几十nF的相关电容值的静电和/或压电致动器的设备可以是这种设备的示例。
[0010]一个或多个实施例可以涉及对应的设计方法。
[0011]一个或多个实施例可以提供以下优点中的一个或多个：简单性，只要添加一个晶体管和一个电流发生器(或在AB类放大器的情况下，仅添加两个晶体管)；可忽略的额外面积和功耗；准确的闭环增益；大输出电压摆幅(接近V
CC
)；大范围电容性负载的稳定性；并且易于扩展到全差分放大器。
[0012]在一个实施例中，一种电路包括：具有差分输入晶体管对和偏置电流源的第一增益级，该差分输入晶体管对包括具有相应的控制节点和通过其的相应的电流流动路径的第一晶体管和第二晶体管，并且该偏置电流源被耦合到通过第一晶体管和第二晶体管的相应的电流流动路径，其中第一晶体管和第二晶体管的控制节点被配置为在其间施加输入信号，并且第二晶体管位于偏置电流源和通过第二晶体管的电流流动路径中的耦合节点之间；以及具有输出节点的第二增益级，该输出节点被配置为耦合到负载并向其施加输出电压，该输出电压是被施加在第一晶体管和第二晶体管的控制节点之间的输入信号的函数，其中第二增益级包括通过至少一个另外晶体管的另外电流流动路径。
[0013]电路还包括：第二增益级到所述第一第二增益级的耦合网络，耦合网络将第一增益级中的耦合节点耦合到第二增益级中的输出节点；以及反馈线，该反馈线将第二增益级中的输出节点耦合到第一增益级中的第一晶体管的控制节点。
[0014]该电路还包括：电流镜电路系统，电流镜电路系统被耦合到第二增益级中通过至
少一个另外晶体管的所述另外电流流动路径，电流镜电路系统包括在电源线和接地之间的电流镜流动线，其中电流镜流动线中的感测节点被配置为产生感测信号，该感测信号指示在输出节点处被供应给负载的电流；以及耦合线，其将第二增益级中的电流镜流动线中的感测节点耦合到第一增益级中的第一晶体管的控制节点，其中感测节点处的感测信号被反馈到第一增益级中的第一晶体管的控制节点。
[0015]在实施例中，一种电路包括：差分输入级，该差分输入级包括输入晶体管对，该输入晶体管对具有被配置为接收第一信号和第二信号的控制端子，其中所述输入晶体管对中的第一输入晶体管生成差分信号；输出级，该输出级包括输出晶体管，该输出晶体管具有被配置为接收差分信号的控制端子和生成输出信号的漏极端子；电阻性反馈电路，该电阻性反馈电路被耦合在输出晶体管的漏极端子和所述输入晶体管对中的第二输入晶体管的控制端子之间；感测晶体管，该感测晶体管被连接到电流镜电路中的所述输出晶体管，所述感测晶体管具有被配置为接收差分信号的控制端子和生成指示由输出信号递送的电流的感测信号的漏极端子；以及反馈路径，该反馈路径被配置为将感测信号施加到所述输入晶体管对中的所述第二输入晶体管。
附图说明
[0016]现在将参考附图仅通过示例描述一个或多个实施例，其中：
[0017]图1是放大电路图；
[0018]图2图示了如图1中所图示的放大器电路的可能的两级实现的细节；
[0019]图3和图4A、图4B是针对放大器电路的增益与频率图，示出了可能的稳定/不稳定行为；
[0020]图5是图示了根据本说明书的实施例的A类放大器电路在反相配置中的可能实现的电路图；
[0021]图6是图示了根据本说明书的实施例的A类放大器电路在非反相配置中的可能实现的电路图；
[0022]图7是图示了根据本说明书的实施例的AB类放大器电路在反相配置中的可能实现的电路图；和
[0023]图8是图示了根据本说明书的实施例的AB类放大器电路在非反相配置中的可能实现的电路图。
具体实施方式
[0024]在随后的描述中，说明了一个或多个具体细节，旨在提供对本说明书的实施例的示例的深入理解。可以在没有一个或多个具体细节的情况下获得实施例，或者使用其他方法、组件、材料等来获得实施例。在其他情况下，未详细说明或描述已知的结构、材料或操作，以使得实施例的某些方面不会被模糊。
[0025]在本说明书的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用旨在指示与该实施例相关描述的特定配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，可能出现在本说明书的一个或多个点中的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”之类的短语不一定是指一个且相同的实施例。
[0026]此外，特定的构造、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式进行组合。
[0027]在本文中所使用的标题/参考仅是为了方便而提供的，因此不定义保护范围或实施例的范围。
[0028]为了简单和易于解释，在整个描述中：可以使用相同的标记来指明线路或节点以及可能出现在该节点处的信号(例如，V
IN
、V
OUT
)；可以使用相同的标记来指明某个组件(例如电阻器或电容器)和关联的电气参数(例如电阻或电容)；各图中相同的零件或元件用相同的附图标记来指示，并且对应的描述对每幅附图不再赘述。
[0029]图1是放大器电路10的基本电路图，其可以被考虑用于需要(非常)精确的信号放大(例如，好于0.1％精度)、大输出摆幅(例如，接近电源电压)和在任何电容性负载下行为稳定的应用。
[0030]图1的电路围绕差分增益级A
V
而被构建，假设具有(非常)高增益(A
V
>>1)。
[0031]如图1中所图示，增益级A
V
具有非反相输入(+)，其在参考(例如，共模)电压V
CM
处耦合到节点并被配置为接收经由第一电阻器R1而被施加到反相输入(
‑
)的(电压)输入信号V
IN
。
[0032]响应于(电压)输入信号V
IN
被施加到第一电阻器R1，放大器电路10被配置为在其输出处产生(电压)输出信号V
OUT
，以被施加到电容性负载C
L
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路，包括：第一增益级，具有差分输入晶体管对并且具有偏置电流源，所述差分输入晶体管对包括具有控制节点和电流流动路径的第一晶体管、以及具有控制节点和电流流动路径的第二晶体管，所述偏置电流源被耦合到所述第一晶体管的所述电流流动路径和所述第二晶体管的所述电流流动路径，其中所述第一晶体管的所述控制节点和所述第二晶体管的所述控制节点被配置为在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间施加输入信号，并且其中所述第二晶体管位于所述偏置电流源与通过所述第二晶体管的所述电流流动路径中的耦合节点之间；第二增益级，具有输出节点，所述输出节点被配置为耦合到负载并向所述负载施加输出电压，所述输出电压是被施加在所述第一晶体管的所述控制节点与所述第二晶体管的所述控制节点之间的所述输入信号的函数，其中所述第二增益级包括通过至少一个另外晶体管的另外电流流动路径；耦合网络，被配置为：将所述第一增益级中的所述耦合节点耦合到所述第二增益级中的所述输出节点；反馈线，将所述第二增益级中的所述输出节点耦合到所述第一增益级中的所述第一晶体管的所述控制节点；电流镜电路系统，被耦合到所述第二增益级中通过所述至少一个另外晶体管的所述另外电流流动路径，所述电流镜电路系统包括在电源线与接地之间的电流镜流动线，其中所述电流镜流动线中的感测节点被配置为产生感测信号，所述感测信号指示在所述输出节点处被供应给所述负载的所述电流；以及耦合线，直接连接在所述第二增益级中的所述电流镜流动线中的所述感测节点处产生的所述感测信号，所述感测信号反馈到所述第一增益级中的所述第一晶体管的所述控制节点。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二增益级包括在所述电源线与接地之间的输出电流流动线，所述输出电流流动线包括相应的偏置电流源，所述相应的偏置电流源被耦合到通过所述至少一个另外晶体管的所述另外电流流动路径，其中所述输出节点被布置在所述相应的偏置电流源与所述至少一个另外晶体管中间；以及其中所述电流镜电路系统包括在所述电源线和接地之间的电流镜流动线，所述电流镜流动线包括被耦合到电流镜晶体管的镜像偏置电流源，其中所述感测节点位于所述镜像偏置电流源和所述电流镜晶体管中间。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述耦合网络包括将所述第一增益级中的所述耦合节点耦合到所述第二增益级中的所述输出节点的电容器。4.根据权利要求2所述的电路，其中所述另外晶体管和所述电流镜晶体管在弱反型中被偏置。5.根据权利要求2所述的电路，其中所述相应的偏置电流源和所述镜像偏置电流源被配置为提供与绝对温度(PTAT)成比例的电流。6.根据权利要求2所述的电路，其中所述反馈线包括反馈电阻器，所述反馈电阻器将所述第二增益级中的所述输出节
点耦合到所述第一增益级中的所述第一晶体管的所述控制节点；以及其中所述相应的偏置电流源和所述镜像偏置电流源被配置为提供与所述反馈电阻器的电阻成反比的电流。7.根据权利要求1所述的电路，其中所述至少一个另外晶体管包括第一另外晶体管和第二另外晶体管；其中所述第二增益级包括在所述电源线与接地之间的输出电流流动线，所述输出电流流动线包括通过所述第一另外晶体管和所述第二另外晶体管的级联电流流动路径，其中所述输出节点被布置在位于所述第一另外晶体管和所述第二另外晶体管中间的所述输出电流流动线处；以及其中所述电流镜电路系统包括在所述电源线与接地之间的电流镜流动线，所述电流镜流动线包括通过第一电流镜晶体管和第二电流镜晶体管的所述级联电流流动路径，其中所述感测节点被布置在位于所述第一电流镜晶体管和所述第二电流镜晶体管中间的所述电流镜流动线处。8.根据权利要求7所述的电路，其中所述耦合网络包括电容器对，所述电容器对将所述第二增益级中的所述输出节点耦合到通过第一耦合晶体管和第二耦合晶体管的所述电流流动路径的并联连接的相对端处的第一节点和第二节点，通过第一耦合晶体管和第二耦合晶体管的所述电流流动路径的所述并联连接被插入在所述电源线与接地之间的电流流动线中的偏置电流发生器对之间。9.根据权利要求8所述的电路，其中所述第二增益级中的所述输出电流流动线中的所述第一另外晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：