电流至电压转换器、放大器输入级和对应的放大器制造技术

电流至电压转换器(22)包括：用于要转换的电流的输入端(24)；用于经转换的电压的输出端(26)；布置在输出端(26)与基准电势之间的电流至电压转换电阻(36)；处理电路(40)，包括晶体管(60)，输入端(24)经由晶体管(60)与输出端(26)连接；孪生电路(46)，包括与处理电路(40)的部件相同并且布置方式类似的部件；电压跟随器(50)，其在输入端与处理电路(40)连接并且在输出端与孪生电路(46)连接；以及用于将跟随器(50)的输出端处的电流重新注入处理电路(40)的装置(51)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电流至电压转换器，输入电流具有可变分量，转换器包括：-用于要转换的电流的输入端；-用于经转换的电压的输出端；-与该输出端和基准电势连接的电流至电压转换电阻；以及-处理电路，包括：+电压源；+主支路，包括：至少一个晶体管，其栅极与该电压源连接；以及与上述晶体管串联连接的至少一个电流源，该输入端经由上述晶体管与该输出端连接。这样的电流至电压转换器恰好在线性度高的高保真放大器中有着特定的应用。
技术介绍
在这样的放大器中，通常在输入端使用数模转换器，例如来自德州仪器(TexasInstruments)公司的部件PCM1792。该数模转换器具有电流输出端以使得能够对模拟信号进行强度调制。鉴于布置在下游的放大级在输入端使用经调制的电压，所以在数模转换器与实际的放大器级自身之间必需要有电流至电压转换器。由于具有电流输出端的数模转换器能够达到非常低的谐波失真水平，所以具有电流输出端的数模转换器特别受到青睐。困难在于通过自身不影响数模转换器的性能的电流至电压转换级来利用这些数字模拟转换器的品质。包含在这样的数模转换器中的电流源被连接至与虚拟地连接的一个或更多个输出端，或者甚至被连接在大地与和虚拟地连接的一个或更多个输出端之间。传统上，这些连接借助于运算放大器安装布置来实现。虚拟地是固定电势。以此方式，无论对输出信号的调制如何，数模转换器的所有晶体管均以恒定的电流和电压来工作，因此也是以最佳的方式工作。为了保持这种不失真，在此运算放大器安装布置的不同实施方案中，布置在下游的电流至电压转换器还可以包括特定的级，被称作基于MOSFET(来自英文词语MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)的“共栅极”级，或称作基于双极晶体管的“共基极”级。这些基于共基极或共栅极的级以开环方式工作。在文献WO2011/107671中描述了包括基于共基极的晶体管或基于共栅极的晶体管的此类型的布置(通常称为“共源共栅(cascode)”)。然而，这样的基于共基极或共栅极的级的晶体管引起会叠加在源自数模转换器的电流上的误差电流，其是导致起始数字信号恶化的根本原因。特别地，上述误差电流由被吸入基于共基极或共栅极的级的晶体管的栅极中的电流引起。为了克服此问题，文献WO2011/107671描述了具有电流重注入装置的电流至电压转换器，该电流重注入装置用于对在基于共基极或基于共栅极的级的晶体管的栅极中被吸收电流进行重新注入。然而，当以集成电路的形式并且不借助于分立部件来制造这样的电流至电压转换器时，这样的电流至电压转换器不能对在基底(在该基底上形成上述电流至电压转换器)中被吸收的电流进行补偿。实际上，由于基准电势没有被限定在此基底处的事实，所以特别难测量在基底中被吸收的电流。此外，当以集成电路的形式来制造电流至电压转换器时，电流至电压转换器包括ESD(静电放电，ElectrostaticDischarge的缩写形式)保护元件，这些ESD保护元件能够保护集成电路的部件不受到可能的静电放电的影响。然而，这些ESD保护元件还负责对会叠加在先前损耗上的源自数模转换器的电流进行吸收。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种解决方案以控制电流至电压转换器的基底中的电流损耗。为此，本专利技术的目的涉及上述类型的电流至电压转换器，包括：-孪生电路，其包括与上述处理电路的部件相同并且布置方式类似的部件，所述孪生电路包括：+电压源；+孪生支路；-电压跟随器，其在输入端与处理电路的主支路连接，并且在输出端与孪生电路的孪生支路连接；以及-电流重注入装置，其用于将该跟随器的输出端的电流重新注入处理电路的主支路中。根据一些具体的实施方式，电流至电压转换器包括以下特性特征中的一个或更多个：-重注入装置包括用于对该电压跟随器的输出端处的电流进行测量的测量装置，所述电流测量装置包括电流镜像电路；-电流镜像电路包括：第一晶体管，其用于确保将电流输送至孪生电路；以及第二晶体管，其用于确保将电流重新注入处理电路的主支路；-用于将该跟随器的输出端处的电流重新注入的电流重注入装置的输出端被连接至处理电路的主支路的电势被固定的节点；-处理电路的晶体管包括ESD保护元件，孪生电路包括与晶体管的ESD保护元件等同的ESD保护元件；-电压跟随器包括运算跨导放大器；-电压跟随器包括：第一输出端，其用于将电流输送至孪生电路；以及第二输出端，其用于将等于源自第一输出端的电流的电流重新注入处理电路的主支路；-电压跟随器包括单个晶体管；-电压跟随器由第一晶体管和第二晶体管形成，第二晶体管的极性与第一晶体管的极性相反，第二晶体管能够对第一晶体管的源极与栅极之间的电压降进行补偿；-每个晶体管形成共源共栅级，在晶体管所连接的电流源的端子之间施加固定电压；-电流至电压转换器被制造在集成电路上；-处理电路的晶体管和孪生电路的晶体管被制造在同一半导体基底上。本专利技术的目的还涉及具有高线性度和低失真度的高保真放大器的输入级，该输入级包括位于电流输出端的数模转换器以及上述类型的电流至电压转换器。本专利技术的目的还涉及具有高线性度和低失真度的高保真放大器，该高保真放大器包括上述类型的输入级以及与该输入级串联连接的放大器级。附图说明当阅读下面纯粹地仅以示例的方式给出的描述并且参考附图时，会更好地理解本专利技术，在附图中：图1是根据本专利技术的高保真放大器的示意图；图2是根据第一实施方式的图1所示的放大器的一个输入级的电路图；图3是根据第二实施方式的图1所示的放大器的一个输入级的电路图；以及图4是根据第三实施方式的图1所示的放大器的一个输入级的电路图。具体实施方式图1示意性地示出的放大器10是高保真放大器，其能够经由输入端12接收数字信号并且能够在输出端14处生成经放大的模拟信号。正如本来就知道的，放大器10包括输入级16以及放大级18，输入级16确保将数字输入信号转换成经电压调制的模拟输出信号，放大级18用于确保为布置在下游的负载即一个或更多个扬声器提供足够的电力。优选地，这涉及A类放大器级。输入级16包括数模转换器20，数模转换器20的输入端被连接至放大器的输入端12以接收数字信号I数字。该数模转换器能够在输出端提供经电流调制的模拟信号I调制。该数模转换器例如是来自德州仪器公司的PCM1792。电流I调制包括可变分量并且可以包括固定分量。根据本专利技术，数模转换器20的输出端被连接至电流至电压转换器22。电流至电压转换器22能够从由数模转换器20生成的经调制的电流I调制来提供具有一定电压增益的经调制的电压V调制。如本来就知道的，电流至电压转换器22的输出端被连接至放大级18的输入端。图2示出了与电流至电压转换器22的第一实施方式对应的输入级16的一部分。在此图2中，用电流源示意性地示出了数模转换器20。例如在包括半导体基底23的集成电路(这样的类型如ASIC，ASIC是专用集成电路，Application-SpecificIntegratedCircuit的首字母缩写词)上制造电流至电压转换器22。基底23是例如硅基半导体基底。电流至电压转换器22具有与数模转换器20的输出端连接的输入端24以及能够直接与放大器级18连接的电压输出端26。电流至电压转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流至电压转换器(22)，输入电流(I调制)具有可变分量，所述转换器包括：‑用于要转换的电流的输入端(24)；‑用于经转换的电压的输出端(26)；‑与所述输出端(26)和基准电势连接的电流至电压转换电阻(36)；‑处理电路(40)，包括：+电压源(56)；+主支路(54)，包括：至少一个晶体管(60)以及与所述晶体管(60)串联连接的至少一个电流源(62)，所述晶体管的栅极与所述电压源(56)连接，所述输入端(24)经由所述晶体管(60)与所述输出端(26)连接；其特征在于，所述转换器还包括：‑孪生电路(46)，包括：+与所述处理电路(40)的所述电压源(56)相同的电压源(68)；+与所述处理电路(40)的所述主支路(54)相同的孪生支路(66)；‑电压跟随器(50)，所述电压跟随器在输入端与所述处理电路(40)的所述主支路(54)连接并且在输出端与所述孪生电路(46)的所述孪生支路(66)连接；以及‑电流重注入装置(51，106)，用于将所述跟随器(50)的输出端处的电流重新注入所述处理电路(40)的所述主支路(54)中；并且所述电压跟随器(50)包括：第一输出端，其用于将电流输送至所述孪生电路(46)；以及第二输出端，其用于将与源自所述第一输出端的电流相等的电流重新注入所述处理电路(40)的所述主支路(54)，所述转换器(22)被制造在基底(23)上。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.23 FR 14571151.一种电流至电压转换器(22)，输入电流(I调制)具有可变分量，所述转换器包括：-用于要转换的电流的输入端(24)；-用于经转换的电压的输出端(26)；-与所述输出端(26)和基准电势连接的电流至电压转换电阻(36)；-处理电路(40)，包括：+电压源(56)；+主支路(54)，包括：至少一个晶体管(60)以及与所述晶体管(60)串联连接的至少一个电流源(62)，所述晶体管的栅极与所述电压源(56)连接，所述输入端(24)经由所述晶体管(60)与所述输出端(26)连接；其特征在于，所述转换器还包括：-孪生电路(46)，包括：+与所述处理电路(40)的所述电压源(56)相同的电压源(68)；+与所述处理电路(40)的所述主支路(54)相同的孪生支路(66)；-电压跟随器(50)，所述电压跟随器在输入端与所述处理电路(40)的所述主支路(54)连接并且在输出端与所述孪生电路(46)的所述孪生支路(66)连接；以及-电流重注入装置(51，106)，用于将所述跟随器(50)的输出端处的电流重新注入所述处理电路(40)的所述主支路(54)中；并且所述电压跟随器(50)包括：第一输出端，其用于将电流输送至所述孪生电路(46)；以及第二输出端，其用于将与源自所述第一输出端的电流相等的电流重新注入所述处理电路(40)的所述主支路(54)，所述转换器(22)被制造在基底(23)上。2.根据权利要求1所述的转换器(22)，其特征在于，所述重注入装置(51，106)包括用于对所述电压跟随器(50)的输出端处的电流进行测量的测量装置，所述电流测量装置包括电流镜像电路(106)。3.根据权利要求2所述的转换器(22)，其特征在于，所述电流镜像电路(106)包括：第一晶体管(108)，其用于确保将电流输送至所述孪生电路(46)；以及第二晶体管(110)，其用于确保将电流重新注入所述处理电路(40)的所述主支路(54)。4.根据前述权利要求中任一项所述的转...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·胡夫努斯，皮埃尔埃马纽埃尔·卡莫，大卫·艾梅·皮埃尔·格拉斯，
申请(专利权)人：帝瓦雷公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR