D类跨导放大器制造技术

本发明专利技术题为“D类跨导放大器”。输出与输入电压成比例的电流的电路包括输入端子和输出端子、比较器、第一晶体管和第二晶体管、电感器、第一电阻器和差分放大器。该比较器的第一输入端子耦合到该电路的该输入端子，并且该比较器的第二输入端子耦合到该比较器的输出端子。该第一晶体管和该第二晶体管耦合到该比较器的该输出端子。该电感器耦合到该第一晶体管和该第二晶体管。该第一电阻器耦合在该电感器和该电路的该输出端子之间。该差分放大器包括耦合到该第一电阻器的第一端子的第一输入端子、耦合到该第一电阻器的第二端子的第二输入端子以及耦合到该比较器的该第一输入端子的输出端子。

【技术实现步骤摘要】
D类跨导放大器
本公开涉及放大器电路，并且更具体地，涉及输出具有与输入电压幅度成比例的幅度的电流的放大器电路。
技术介绍
电子测试设备（诸如福禄克公司(FlukeCorporation)制造的数字万用表装置）例如通常用于测量电路的特性。例如，数字万用表装置通常用于测量电路中的交流电流(AC)和直流电流(DC)，其中测得的电流的范围可以从皮安到千安。由于数字万用表装置和其他电子设备需要被校准，因此可以使用包括校准电路的校准装置，这些校准电路精确地提供已知的电气参数（包括通常达10安培的交流电流和直流电流）。换句话说，校准电路可以输出具有预定幅度的电流，该电流对应于具有预定幅度的输入电压，其中将电流供应给测量电路，并且测量电路进行的相应测量被校准或调节，以使电流的测量幅度的值分别对应于校准电流的预定幅度。常规地，用于精确地提供交流电流和直流电流的电路是线性跨导功率放大器。跨导放大器是具有与作为电压信号的输入信号成比例的输出信号的放大器。D类放大器是一种称为降压转换器的开关功率转换器。在降压转换器中，输出信号是电压，并且输入是大于最大输出电压的原始DC电压。由于降压转换器使用脉宽调制(PWM)和低损耗储能元件、电容器和电感器，因此功率转换的效率可能很高。D类放大器是降压转换器，其中控制电压可以快速变化，并且输出电压与控制电压成比例。D类放大器的现代实现方式是通用D类(UCD)放大器。UCD放大器是自振荡的，并使用电压反馈来改善线性度并强制振荡。由于D类放大器的输出是电压而期望的输出是电流，因此该放大器从未用于电流源。
技术实现思路
本申请公开了一种作为用作跨导放大器的D类放大器的改型的放大器电路。根据本公开的放大器电路使用电流反馈来强制振荡并改善电流输出的线性度。电流反馈还确保放大器电路的输出是与输入电压成比例的电流。放大器电路的输出电流在负载阻抗下是恒定的，这是跨导放大器的要求。根据本公开的第一实施方案的电路可以概括为包括：输入端子；输出端子；比较器，该比较器包括第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中比较器的第一输入端子电耦合到电路的输入端子，并且比较器的第二输入端子电耦合到比较器的输出端子；第一晶体管，该第一晶体管电耦合到比较器的输出端子；第二晶体管，该第二晶体管电耦合到比较器的输出端子；电感器，该电感器电耦合到第一晶体管和第二晶体管；第一电阻器，该第一电阻器电耦合在电感器和电路的输出端子之间；以及差分放大器，该差分放大器包括电耦合到第一电阻器的第一端子的第一输入端子、电耦合到第一电阻器的第二端子的第二输入端子以及耦合到比较器的第一输入端子以向比较器提供反馈信号的输出端子。电路可以进一步包括：第二电阻器，该第二电阻器包括电耦合到比较器的输出端子的第一端子以及电耦合到比较器的第二输入端子的第二端子；以及第三电阻器，该第三电阻器包括电耦合到比较器的第二输入端子和第二电阻器的第二端子的第一端子以及电耦合到接地端子的第二端子。另外，电路可以进一步包括：反相器，该反相器包括电耦合到比较器的输出端子和第二电阻器的第一端子的输入端子以及电耦合到第二晶体管的输出端子。第一晶体管和第二晶体管中的每个可以是n沟道金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)，比较器的输出端子可以电耦合到第一晶体管的栅极端子和反相器的输入端子，反相器的输出端子可以电耦合到第二晶体管的栅极端子，并且第一晶体管的源极端子可以电耦合到第二晶体管的漏极端子和电感器。比较器可以被包括在施密特触发器中。电路可以进一步包括：第四电阻器，该第四电阻器耦合在比较器的第一输入端子和差分放大器的输出端子之间；以及第五电阻器，该第五电阻器耦合在电路的输入端子和比较器的第一输入端子之间。电路可以进一步包括：电容器，该电容器对来自第一电阻器的输出电压进行滤波，该电容器包括电耦合到第一电阻器的第二端子的第一端子以及电耦合到接地端子的第二端子。另外，电路可以进一步包括：第三电阻器，该第三电阻器提供负载阻抗，该第三电阻器包括电耦合到第一电阻器的第二端子和电容器的第一端子的第一端子以及电耦合到接地端子的第二端子。比较器的第一输入端子可以为反相输入端子；并且比较器的第二输入端子可以为非反相输入端子。差分放大器的第一输入端子可以为非反相输入端子；差分放大器的第二输入端子可以为反相输入端子。根据本公开的第二实施方案的放大器电路可以概括为包括：施密特触发器，该施密特触发器具有电耦合到放大器电路的输入部的输入部；开关网络，该开关网络电耦合到施密特触发器的输出部；电感器，该电感器电耦合到开关网络，其中基于开关网络的状态，开关网络向电感器提供正电源电压或负电源电压，并且其中，电感器提供电路路径以使电流流到放大器电路的输出部；第一电阻器，该第一电阻器电耦合到电感器；电容器，该电容器电耦合到第一电阻器；第一反馈电路，该第一反馈电路基于电耦合到第一电阻器和电容器的第一节点处的电压向施密特触发器的输入部提供第一反馈信号；第二电阻器，该第二电阻器电耦合到放大器电路的输出部；第三电阻器，该第三电阻器电耦合到第二电阻器；以及第二反馈电路，该第二反馈电路基于电耦合到第二电阻器和第三电阻器的第二节点处的电压向施密特触发器的输入部提供第二反馈信号，其中放大器电路的输出部处的电流与施加到放大器电路的输入部的输入电压成比例。第一反馈电路可以包括与第四电阻器串联电耦合的第一运算放大器，并且第二反馈电路可以包括与第五电阻器串联电耦合的第二运算放大器。开关网络可以包括：第一晶体管，该第一晶体管具有电耦合到施密特触发器的输出部的栅极以及电耦合到正电源电压的源极；以及第二晶体管，该第二晶体管具有经由反相器电耦合到施密特触发器的输出部的栅极以及电耦合到负电源电压的漏极。电感器可以电耦合到第一晶体管的漏极和第二晶体管的源极，使得根据施密特触发器提供的交流信号，电感器经由第一晶体管接收正电源电压或经由第二晶体管接收负电源电压。第一电阻器的第一端子电耦合到电感器、第一开关以及第二开关；第一电阻器的第二端子电耦合到电容器的第一端子以及第一节点；并且电容器的第二端子电耦合到地。施密特触发器可以向放大器电路提供滞后。放大器电路可以进一步包括耦合到电感器的滤波器电路，该滤波器电路使流过电感器到达放大器电路的输出部的电流的幅度的波动变平滑。根据本公开的第三实施方案的方法可以概括为包括：将输入电压电耦合到施密特触发器的输入端子；基于施密特触发器的输入端子处的电压和施密特触发器的滞后在施密特触发器的输出端子处产生控制信号；将电感器的第一端子电耦合到第一开关和第二开关；基于来自施密特触发器的控制信号控制第一开关和第二开关；将电感器的第二端子电耦合到第一电阻器的第一端子；基于第一电阻器的第一端子处的第一电压和第一电阻器的第二端子处的第二电压之间的差产生反馈信号；将反馈信号电耦合到施密特触发器的第一输入端子；以及输出具有与输入电压的幅度成比例的幅度的电流。该方法可以进一步包括：使流过电感器的电流的幅度的波动变平滑。第一电阻器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路，所述电路包括：/n输入端子；/n输出端子；/n比较器，所述比较器包括第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述比较器的所述第一输入端子电耦合到所述电路的所述输入端子，并且所述比较器的所述第二输入端子电耦合到所述比较器的所述输出端子；/n第一晶体管，所述第一晶体管电耦合到所述比较器的所述输出端子；/n第二晶体管，所述第二晶体管电耦合到所述比较器的所述输出端子；/n电感器，所述电感器电耦合到所述第一晶体管和所述第二晶体管；/n第一电阻器，所述第一电阻器电耦合在所述电感器和所述电路的所述输出端子之间；和/n差分放大器，所述差分放大器包括电耦合到所述第一电阻器的第一端子的第一输入端子、电耦合到所述第一电阻器的第二端子的第二输入端子以及耦合到所述比较器的所述第一输入端子以向所述比较器提供反馈信号的输出端子。/n

【技术特征摘要】
20190215 US 16/2776441.一种电路，所述电路包括：
输入端子；
输出端子；
比较器，所述比较器包括第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述比较器的所述第一输入端子电耦合到所述电路的所述输入端子，并且所述比较器的所述第二输入端子电耦合到所述比较器的所述输出端子；
第一晶体管，所述第一晶体管电耦合到所述比较器的所述输出端子；
第二晶体管，所述第二晶体管电耦合到所述比较器的所述输出端子；
电感器，所述电感器电耦合到所述第一晶体管和所述第二晶体管；
第一电阻器，所述第一电阻器电耦合在所述电感器和所述电路的所述输出端子之间；和
差分放大器，所述差分放大器包括电耦合到所述第一电阻器的第一端子的第一输入端子、电耦合到所述第一电阻器的第二端子的第二输入端子以及耦合到所述比较器的所述第一输入端子以向所述比较器提供反馈信号的输出端子。


2.根据权利要求1所述的电路，所述电路进一步包括：
第二电阻器，所述第二电阻器包括电耦合到所述比较器的所述输出端子的第一端子以及电耦合到所述比较器的所述第二输入端子的第二端子；和
第三电阻器，所述第三电阻器包括电耦合到所述比较器的所述第二输入端子和所述第二电阻器的所述第二端子的第一端子以及电耦合到接地端子的第二端子。


3.根据权利要求2所述的电路，所述电路进一步包括：
反相器，所述反相器包括电耦合到所述比较器的所述输出端子和所述第二电阻器的所述第一端子的输入端子以及电耦合到所述第二晶体管的输出端子。


4.根据权利要求3所述的电路，其中：
所述第一晶体管和所述第二晶体管中的每个是n沟道金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)，
所述比较器的所述输出端子电耦合到所述第一晶体管的栅极端子和所述反相器的所述输入端子，
所述反相器的所述输出端子电耦合到所述第二晶体管的栅极端子，并且
所述第一晶体管的源极端子电耦合到所述第二晶体管的漏极端子和所述电感器。


5.根据权利要求1所述的电路，其中所述比较器被包括在施密特触发器中。


6.根据权利要求1所述的电路，所述电路进一步包括：
第四电阻器，所述第四电阻器耦合在所述比较器的所述第一输入端子和所述差分放大器的所述输出端子之间；和
第五电阻器，所述第五电阻器耦合在所述电路的所述输入端子和所述比较器的所述第一输入端子之间。


7.根据权利要求1所述的电路，所述电路进一步包括：
电容器，所述电容器对来自所述第一电阻器的输出电压进行滤波，所述电容器包括电耦合到所述第一电阻器的所述第二端子的第一端子以及电耦合到接地端子的第二端子。


8.根据权利要求7所述的电路，所述电路进一步包括：
第三电阻器，所述第三电阻器提供负载阻抗，所述第三电阻器包括电耦合到所述第一电阻器的所述第二端子和所述电容器的所述第一端子的第一端子以及电耦合到所述接地端子的第二端子。


9.根据权利要求1所述的电路，其中：
所述比较器的所述第一输入端子为反相输入端子；并且
所述比较器的所述第二输入端子为非反相输入端子。


10.根据权利要求1所述的电路，其中：
所述差分放大器的所述第一输入端子为非反相输入端子；并且
所述差分放大器的所述第二输入端子为反相输入端子。


11.一种放大器电路，所述放大器电路包括：
施密特触发器，所述施密特触发器具有电耦合到所述放大器电路的输入部的输入部；
开关网络，所述开关网络电耦合到所述施密特触发器的输出部；
电感器，所述电感器电耦合到所述开关网络，其中基于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ布里茨，JR理查兹，
申请(专利权)人：弗兰克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US