专利名称：电容放大电路的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种电容放大电路。
背景技术：
如图1所示，电源供应装置10是用以提供负载装置12运作所需的电力，由输出电压取回授电压VFB，输入至回授电路20，回授电路20再依据回授电压VFB的电压准位输出控制信号Ve至电源供应装置10，而调整电源供应装置10的责任周期(Duty Cycle)。如此一来，当负载装置12所提供的负载改变时，电源供应装置10仍可维持稳定的输出电压。
如图2所示，是为其中一种形式的回授补偿电路。回授电路20是包括转导误差放大器22(Transconductance Error Amplifier)、电阻R1、较大电容C1、及较小电容C2，而回授电路20的转移函数Ve(S)/Vfb(S)是由gm(由转导误差放大器22所提供)、电阻R1、较大电容C1、及较小电容C2所决定，增益值的大小如下列方程式(1)所示K(s)=gm1+S×R1×C1S×(C1+C2)(1+S×R1×C1//C2)---(1)]]>其中，S表示复数频率，而此增益值的零点(zero)频率如下列方程式(2)所示，另外存在二个极点(pole)频率，一个极点的频率FP1＝0，另一极点的频率如下列方程式(3)所示FZ=12π×R1×C1---(2)]]>FP2=12π×R1×C1//C2---(3)]]>例如当gm-125umhos、电阻R1为46KΩ、较大电容C1为6.2nF、较小电容C2为15pF，则Fz的频率约为556Hz，Fp2的频率约为225KHz。
为了使体积小型化，则将回授电路20整合至单一集成电路(ScaleIntegration，SI)中，以符合使用者的需求。然而，由于集成电路于制程上的限制，仅能制作出pF级的电容，无法作出nF级的电容，所以，一般是使用电容放大电路来模拟大电容的效果。
如图3所示，现有电容放大电路30是使用二个放大器32及34，放大器32是作为单位增益(unit gain)放大器，并通过由设定电阻R10、电阻R12的比值，再依据米勒效应(Miller effect)，即能将电容C10的电容值放大，产生等效电容Ceq以模拟较大电容C1的效果，其中，等效电容Ceq的电容值如下列方程式(4)所示Ceq=C10×(1+R12R10)---(4)]]>然而，现有电容放大电路30具有下述缺失而不符合使用者的需求1.需使用二个放大器。
2.操作频宽降低，其频宽降为K0/K1，KO为放大器32的单位增益频宽，K1为1+R12/R10。因此当K1值越高则操作频宽越低。
3.电压Vc的动态范围(Dynamic Range)受到限制。
由于Ve位准受限于OP34的Vcc电源电压，因此当K1值越高则允许的Vc的电压准位就越低，否则OP34就会进入饱和。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种电容放大电路，以便能使用单一放大器而提供电容放大的效果。
本发明的另一目的是在提供一种电容放大电路，以便能在较高的频率下工作，以提供较大的频宽。
为达成上述目的，本发明揭露一种电容放大电路，其包括放大器；电容；第一电阻，其第一端是用以连结至电容放大电路的输入端，其第二端是用以连结至放大器的第一输入端以及电容；以及第二电阻，其第一端是用以连结至电容放大电路的输入端，其第二端是用以连结至放大器的第二输入端以及放大器的输出端；其中，第一电阻的电阻值是为第二电阻的电阻值的倍数。
为达成上述目的，本发明揭露另一种电容放大电路，其包括放大器；电容；第一电阻，其第一端是用以连结至电容放大电路的输入端，其第二端是用以连结至放大器的第一输入端；第二电阻，其第一端是用以连结至电容放大电路的输入端，其第二端是用以连结至放大器的第二输入端；第三电阻，其第一端是用以连结至放大器的第一输入端，其第二端是用以连结至电容；以及第四电阻，其第一端是用以连结至放大器的第二输入端，其第二端是用以连结至放大器的输出端；其中，第一电阻的电阻值是为第二电阻的电阻值的倍数。
为达成上述目的，本发明揭露又一种电容放大电路，其包括放大器；电容；第一电流源，其第一端是用以连结至电容放大电路的输入端，其第二端是用以连结至放大器的第一输入端以及电容；以及第二电阻，其第一端是用以连结至电容放大电路的输入端，其第二端是用以连结至放大器的第二输入端以及放大器的输出端；其中，第二电流源所输出的电流值是为第一电流源所输出的电流值的倍数。
图1是回授电路与周边电路的示意图；图2是一种形式的回授电路的电路图；图3是现有电容放大电路的电路图；图4是本发明电容放大电路的第一实施例的电路图；图5是本发明电容放大电路的第一实施例的等效电路图；图6是本发明电容放大电路的第二实施例的电路图。
具体实施例方式
为能更了解本发明的技术内容，特举二较佳具体实施例说明如下。
实施例一如图4所示，本发明电容放大电路40是包括电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C20、及放大器46。电阻R21的一端连结至放大器46的正输入端(假设电压为Vx)以及电阻R23，电阻R23再与电容C20连结；电阻R21的另一端连结至电阻R22的一端，而电阻R22的另端连结至放大器46的负输入端(假设电压为VY)以及电阻R24，电阻R24再连结至放大器46的输出端。假设，电阻R21所流经的电流为I1，电阻R22所流经的电流为I2，因为虚短路的关系Vx＝VY，则电流I2＝I1*R21/R22，依据下列方程式的推衍则可以得到本发明电容放大电路40的等效结果Ve=(R21+R23+1S×C20)×I1---(5)]]>I1+I2=(1+R21R22)×I1=(1+R21R22)×Ve(R21+R23+1S×C20)]]>=Ve(R21+R23)×R22R21+R22+1S×C20×(1+R21R22)=VeReq+1S×Ceq---(6)]]>由图5中可知，本发明电容放大电路40可等效为一个等效电阻Req连结一个等效电容Ceq，等效电阻Req的大小为(R21+R23)*R22/(R21+R22)，并假设电阻R23及电阻R24的值为0，则等效电阻Req可简化成R21*R22/(R21+R22)，其值的大小可由使用者设定。由于等效电容Ceq的值是为电容C20的1+R21/R22倍，通过由设定不同大小的电阻R21及电阻R22的值，即可得到较大电容值的电容。例如假设电阻R21的值为100KΩ，电阻R22的值为1KΩ，电阻R23及R24的值皆为0Ω，电容C20的值为12pF，则等效电阻Req约为1KΩ，等效电容Ceq约为1.2nF，故能在晶片中实现nF级的电容的可能。同时通过由适当的电阻值设定，该等效电阻Req串联等效电容Ceq，便可以等效取代图二的R1与C1。
实施例二另外，如图6所示，本发明电容放大电路50是包括第一电流源51、第二电流源52、电阻R23、电阻R24、电容C20、及放大器46。其中，第一电流源51是用以提供电流I1、第二电流源52是用以提供电流I2，且电流I2与电流I1的大小是呈一倍数关系，例如100倍。如此一来，本发明电容放大电路50的运作类似本发明电容放大电路40，故不多作说明，其亦可提供nF级等效电容Ceq的效果。
由于本发明电容放大电路40及本发明电容放大电路50仅使用单一放大器46而达到相似的效果。此外R24只需要很小值或是可以为0Ω，因此其且其频宽是为放大器46所具有的单位增益频宽，并能避免现有电容放大电路30的上述缺失，故具有显著的进步性。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种电容放大电路，其特征在于，包括一放大器；一电容；一第一电阻，其一第一端是用以连结至该电容放大电路的一输入端，其一第二端是用以连结至该放大器的一第一输入端以及该电容；以及一第二电阻，其一第一端是用以连结至该电容放大电路的该输入端，其一第二端是用以连结至该放大器的一第二输入端以及该放大器的一输出端；其中，该第一电阻的电阻值是为该第二电阻的电阻值的倍数。
2.如权利要求1所述的电容放大电路，其特征在于，所述该电容放大电路是用以提供一等效电容，且该等效电容的电容值为C20*(1+R21/R22)，其中，C20是为该电容的电容值，R21是为该第一电阻的电阻值，R22是为该第二电阻的电阻值。
3.如权利要求1所述的电容放大电路，其特征在于，所述该电容放大电路是用以提供一等效电阻，且该等效电阻的电阻值为R21*R22/(R21+R22)，其中，R21是为该第一电阻的电阻值，R22是为该第二电阻的电阻值。
4.一种电容放大电路，其特征在于，包括一放大器；一电容；一第一电阻，其一第一端是用以连结至该电容放大电路的一输入端，其一第二端是用以连结至该放大器的一第一输入端；一第二电阻，其一第一端是用以连结至该电容放大电路的该输入端，其一第二端是用以连结至该放大器的一第二输入端；一第三电阻，其一第一端是用以连结至该放大器的该第一输入端，其一第二端是用以连结至该电容；以及一第四电阻，其一第一端是用以连结至该放大器的该第二输入端，其一第二端是用以连结至该放大器的一输出端；其中，该第一电阻的电阻值是为该第二电阻的电阻值的倍数。
5.如权利要求4所述的电容放大电路，其特征在于，所述该电容放大电路是用以提供一等效电容，且该等效电容的电容值为C20*(1+R21/R22)，其中，C20是为该电容的电容值，R21是为该第一电阻的电阻值，R22是为该第二电阻的电阻值。
6.如权利要求4所述的电容放大电路，其特征在于，所述该电容放大电路是用以提供一等效电阻，且该等效电阻的电阻值为(R21+R23)*R22/(R21+R22)，其中，R21是为该第一电阻的电阻值，R22是为该第二电阻的电阻值，R23是为该第三电阻的电阻值。
7.一种电容放大电路，其特征在于，包括一放大器；一电容；一第一电流源，其一第一端是用以连结至该电容放大电路的一输入端，其一第二端是用以连结至该放大器的一第一输入端以及该电容；以及一第二电流源，其一第一端是用以连结至该电容放大电路的该输入端，其一第二端是用以连结至该放大器的一第二输入端以及该放大器的一输出端；其中，该第二电流源所输出的电流值是为该第一电流源所输出的电流值的倍数。
8.如权利要求7所述的电容放大电路，其特征在于，所述该电容放大电路是用以提供一等效电容，且该等效电容的电容值为C20*(1+I2/I1)，其中，C20是为该电容的电容值，I1是为该第一电流源所输出的电流值，I2是为该第二电流源所输出的电流值。
9.如权利要求7所述的电容放大电路，其特征在于，所述该电容放大电路是用以提供一等效电阻，且该等效电阻的电阻值为1/(I1+I2)，其中，I1是为该第一电流源所输出的电流值，I2是为该第二电流源所输出的电流值。
10.一种电容放大电路，其特征在于，包括一放大器；一电容；一第一电流源，其一第一端是用以连结至该电容放大电路的一输入端，其一第二端是用以连结至该放大器的一第一输入端；一第二电流源，其一第一端是用以连结至该电容放大电路的该输入端，其一第二端是用以连结至该放大器的一第二输入端；一第三电阻，其一第一端是用以连结至该放大器的该第一输入端，其一第二端是用以连结至该电容；以及一第四电阻，其一第一端是用以连结至该放大器的该第二输入端，其一第二端是用以连结至该放大器的一输出端；其中，该第二电流源所输出的电流值是为该第一电流源所输出的电流值的倍数。
11.如权利要求10所述的电容放大电路，其特征在于，所述该电容放大电路是用以提供一等效电容，且该等效电容的电容值为C20*(1+I2/I1)，其中，C20是为该电容的电容值，I1是为该第一电流源所输出的电流值，I2是为该第二电流源所输出的电流值。
全文摘要
本发明是有关于一种电容放大电路，其组设有单一放大器、至少二电阻或至少二电流源、及单一pF级电容，通过由等效电路的替代，可将pF级电容等效放大至nF级电容，以突破集成电路于晶元制程上仅能实现pF级电容的限制。
文档编号G05F1/46GK1920724SQ200510096550
公开日2007年2月28日 申请日期2005年8月24日 优先权日2005年8月24日
发明者朱益杉, 庄明男, 张源文 申请人:通嘉科技股份有限公司