具有栅地阴地放大器控制的差动放大器制造技术

一种差动放大器包括输入级、输出级和控制单元。所述输入级响应于在差动输入信号之间的电压差而产生差动电流。所述输出级在输出节点产生输出信号。所述控制单元被耦接在所述输入级和所述输出级之间，并且包括浮动电流源，所述浮动电流源包括栅地阴地放大器（ｃａｓｃａｄｅ）负荷，用于使用静态电流来偏置输出级。这样的栅地阴地放大器负荷增加了差动放大器的ＤＣ增益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及差动放大器，具体上涉及一种具有使用用于提高增益和降低偏移的栅地阴地放大器(cascode)负荷的AB类控制的差动放大器。
技术介绍
包括CMOS(互补金属氧化物半导体)晶体管的推挽放大器电路是一种常用的电路。音频放大器电路通常是模拟放大器电路或数字放大器电路。模拟放大器电路被分类为A类放大器电路、B类放大器电路或AB类放大器电路之一，数字放大器电路被分类为D类放大器电路。因为在音频放大器电路中线性被认为比高效率更重要，因此作为线性放大器的模拟放大器一般用于音频放大器。A、B和AB类放大器电路近来已经因为它们的较高的线性而被用作模拟放大器电路。但是，这样的放大器消耗相对较高的功率以产生高输出。即，模拟放大器具有高线性的优点，但是却具有低效率的缺点。具体上，在A类模拟放大器中，比放大器的最大输出消耗多得多的功率，因此放大器的效率通常不超过25％。B类推挽放大器使用在射极跟随器(emitter follower)结构中彼此耦接的两个晶体管而克服了A类放大器的效率问题。但是，B类推挽放大器对于低信号电平具有交叉失真(crossover distortion)。而且，虽然B类推挽放大器的晶体管对于小电流容易导通和截止，但是这样的晶体管对于大电流不能迅速地导通和截止。更具体而言，因为当在空闲(即静态)状态中时在B类放大器中没有偏流(bais current)流动，因此难于对于大电流迅速将晶体管导通/截止，导致增加的总谐波失真(THD)。在AB类放大器中，在空闲状态中，少量的电流流过放大器。这样的电流比在A类放大器中小的多，但是比在B类放大器中要大。即，利用在空闲状态中的较大量的电流，AB类放大器变得更类似于A类放大器，以及利用在空闲状态中的较小量的电流，AB类放大器变得更类似于B类放大器。授予Huijsing等的美国专利第5,311,145号描述了在差动放大器中的浮动AB类控制终端。AB类控制终端使用在空闲状态中的静态电流来控制差动放大器的交叉点，以便防止输出信号的失真。而且，使用正反馈来保持高增益。期望在差动放大器中的电流的控制在静态和有效操作状态中都具有高放大器增益。
技术实现思路
按照本专利技术的差动放大器具有用于增加增益和减少偏移的栅地阴地放大器负荷的AB类控制。在本专利技术的一般方面，差动放大器包括输入级、输出级和控制单元。输入级响应于在差动输入信号之间的电压差而产生差动电流。输出级在输出节点产生输出信号。控制单元被耦接在输入级和输出级之间，并且包括浮动电流源(floating current source)，所述浮动电流源包括至少两个晶体管的栅地阴地放大器，用于使用静态电流来偏置输出级。在本专利技术的一个实施例中，当在差动输入信号之间的电压差大致是零时，浮动电流源使用静态电流来偏置输出级。在本专利技术的另一个实施例中，控制单元还包括电流求和电路，用于响应于来自输入级的差动电流而调整通过输出级的输出电流，以确定输出信号。在本专利技术的另一个实施例中，电流求和电路包括第一和第二栅地阴地放大器电流镜。第一栅地阴地放大器电流镜位于高电源和第一控制节点之间，并且第二栅地阴地放大器电流镜位于低电源和第二控制节点之间。在这种情况下，所述浮动电流源耦接在第一和第二控制节点之间。在本专利技术的一个实例实施例中，所述浮动电流源包括上NMOSFET和下NMOSFET的第一栅地阴地放大器，其中上NMOSFET的漏极耦接到第一控制节点，而下NMOSFET的源极耦接到第二控制节点。另外，浮动电流源包括上PMOSFET和下PMOSFET的第二栅地阴地放大器，其中上PMOSFET的源极耦接到第一控制节点，而下PMOSFET的漏极耦接到第二控制节点。在本专利技术的另一个实施例中，差动放大器还包括第一和第二补偿电容器。第一补偿电容器耦接在输出节点和第一栅地阴地放大器电流镜的一端之间，第二补偿电容器耦接在输出节点和第二栅地阴地放大器电流镜的一端之间。在本专利技术的另一个实施例中，输入级是折叠的(folded)栅地阴地放大器运算跨导放大器(OTA)。在这种情况下，输入级包括差动耦合的NMOSFET和差动耦合的PMOSFET。在这种情况下，差动输入信号被施加跨过差动耦合的NMOSFET的栅极和跨过差动耦合的PMOSFET的栅极。在本专利技术的另一个实施例中，输出级包括在高电源和输出节点之间耦接并且具有耦接到第一控制节点的栅极的PMOSFET。另外，输出级包括在低电源和输出节点之间耦接并且具有耦接到第二控制节点的栅极的NMOSFET。以这种方式，使用来自栅地阴地放大器电流镜和浮动电流源的栅地阴地放大器负荷，增加了差动放大器的增益。附图说明当参照附图详细说明本专利技术的例证实施例时，本专利技术的上述和其它特点和优点将会变得更加清楚，其中图1是按照本专利技术的一个实施例的差动放大器的电路图；图2是按照本专利技术的一个实施例的具有在空闲工作状态期间的电流的图1的差动放大器的电路图；图3是按照本专利技术的一个实施例的、具有在有效工作状态期间的电流的图1的差动放大器的电路图，所述差动放大器用于放大在差动输入信号之间的正电压差；以及图4是按照本专利技术的一个实施例的、具有在有效工作状态期间的电流的图1的差动放大器的电路图，所述差动放大器用于放大在差动输入信号之间的负电压差。为了说明的清楚而绘制在此参照的附图。并且所述附图不是必须按照比例绘制。在图1、2、3和4中具有相同附图标号的元件指示具有类似结构和/或功能的元件。具体实施例方式图1示出了按照本专利技术的一个实施例的差动放大器100的电路图。参见图1，差动放大器100包括输入级110、电流求和电路120、输出级130和浮动电流源140。输入级110包括一对差动耦合的PMOSFET(P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)DTR11和DTR12，它们通过另一个PMOSFET ITR1而耦接到高电源VDD。而且，输入级110包括一对差动耦合的NMOSFET(N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)DTR21和DTR22，它们通过另一个NMOSFETITR2而耦接到低电源VSS。低电源VSS可以例如是地节点。输入级110是折叠的栅地阴地放大器运算跨导放大器(OTA)。折叠的栅地阴地放大器OTA将在差动输入信号INP和INN之间的电压差转换为进一步被发送以确定在输出节点NOUT的输出信号的差动电流。PMOSFET ITR1的源极连接到高电源VDD，并且第一偏压BV1被施加到PMOSFET ITR1的栅极。差动耦合的PMOSFET DTR11和DTR12包括第一差动放大器，用于放大在差动输入信号INP和INN之间的电压差。PMOSFET DTR11和DTR12的源极耦接到PMOSFET ITR1的漏极，并且PMOSFET DTR11和DTR12的漏极耦接到电流求和电路120。NMOSFET ITR2的源极耦接到低电源VSS，并且第四偏压BV4被施加到NMOSFET ITR2的栅极。差动耦合的NMOSFET DTR21和DTR22包括第二差动放大器，用于放大在差动输入信号INP和INN之间的电压差。NMOSFET DTR21和DTR22的源极耦接到NMOSFET ITR2的漏极，NMOSFET DTR21和DTR22的漏极耦接到电流求和电路120。电流求和电路12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差动放大器，包括：输入级，响应于在差动输入信号之间的电压差而产生差动电流；输出级，在输出节点产生输出信号；以及控制单元，被耦接在所述输入级和所述输出级之间，其中所述控制单元包括浮动电流源，所述浮动电流源包括至少两 个晶体管的栅地阴地放大器，用于使用静态电流来偏置所述输出级。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：姜在声，朴昶美，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]