专利名称：一种输出阻抗补偿电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输出阻抗补偿电路，更确切地说，利用射极跟随器输出正反馈电路以降低射极跟随器的输出阻抗。
背景技术：
射极跟随电路，是指在三极管偏置电路中，三极管发射极向负载提供电压。负载上的电压称为输出电压，负载上的电流称为输出电流。射极跟随器的输出阻抗是衡量由输出电流的变化引起的输出电压的变化。对于一个小信号射极电阻三极管来说，它的一个功能是利用三级管基极与发射极交点处和输出端子之间的电阻值，三极管的测试和等效电路的阻抗共同驱动射极跟随器的基极工作。当输 出电流流经射极跟随器负载时，增大输出阻抗将降低射极跟随器的输出电压。在电路应用中，当输出电流超出一定的范围使得射极跟随器的输出电压基本保持不变，这是理想化的。非零输出阻抗不需要限制输出电流的范围，因为射极跟随电路将使输出电压保持恒定不变。射极跟随电路的输出电流作为负载阻抗。出于这个原因，一个正的输出阻抗限制了负载阻抗的范围以提供一个基本恒定的电压。鉴于上述情况，最好提供一个降低输出阻抗的射极跟随电路，这样使得当输出电流超过一定的范围的时候，射极跟随电路的电压还能保持在一个基本恒定的值。当输出电流增加很小时，发射极上的输出电压随之减小，这在射极跟随电路中也是可取的。同样的道理，当把射极跟随电路的输出阻抗减小为一个负值时，当输出电流增加时，射极输出电压也随之增加。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种输出阻抗补偿电路，通过改变射极跟随电路的输出阻抗，使得输出电压保持在一个基本恒定的值。本发明的第二个目的是提供一种输出阻抗补偿电路，减小射极跟随电路的输出阻抗，使其基本上为零。本发明的第三个目的是提供一种输出阻抗补偿电路，减小射极跟随电路的输出阻抗，使其为负值。本发明的第四个目的是提供一种输出阻抗补偿电路，在射极跟随电路中，给三极管的基极提供一个正反馈电压，三极管集电极上将存在电流。对比文献，实用新型专利一种信号输出阻抗失真开环反馈补偿装置，申请号200720006958.
附图将对本发明的优点作进一步的描述。部分器件的参考字符已在图中标明。图I所示电路图是本发明输出阻抗补偿电路的第一种体现，它包括一个镜像电流源电路。图2所示电路图是本发明输出阻抗补偿电路的第二种体现。图3所示电路图是本发明输出阻抗补偿电路在一个集成电压调节器中的第三种体现。
具体实施例方式如图I所示电路中，射极跟随电路100中，有输出三极管102.输出三极管102的发射极与负载106的一端相连接，负载106的另一端接地。输出三极管102的基极与基区电阻108的一端相连接，该电阻的另一端与一个电压源110相连接。与射极跟随电路100相关的镜像电流电路112中，包含三极管114和116，电阻118和120。输入电压V分别于电阻118和120的一边相连接，为镜像电流电路112提供电压。 电阻118的另一端与三极管116的发射极相连接，电阻120的另一端与三极管114的发射机相连接。三极管114的基极和集电极分别与三极管116的基极和输出三极管102的集电极相连接。电压V为镜像电流电路112提供电流Il (从三极管116的集电极流出)和电流12 (从三极管114的基极/集电极节点流出)。假设电阻120和电阻118的阻值分别大于三极管114和116小信号射极电阻，忽略基极电流，电流Il与电流12的比值约等于电阻120和电阻118的阻值之比。(预设的电流Il和电流12的比值可以从已知的三极管116，114和发射极面积比获得。如果使用三极管比率的话，那么就可以去除电阻118和电阻120了。)在电路工作状态下，电压源110给输出三极管102的基极和发射极之间提供电压偏置，导致电流12流向输出三极管102的集电极。忽略基极电流，电流12从输出三极管102的发射极流出流向负载106。电流12所引起的电流Il正比于由电阻118与电阻120的比值所决定的电流12。再一次忽略基极电流，基区电阻108上的电流Il导致输出三极管102基极上的电压增加。输出三极管102基极上的电压为电流12贡献了一部分，以建立一个正反馈回路。增加输出三极管102基极电压试图引起输出三极管102发射极电压的相应增加。通过正反馈回路抑制射极跟随器输出阻抗发射极电压的增加以抵消发射极电压的增加。正反馈电路减少了射极跟随器的有效输出阻抗。通过减少输出阻抗，当输出正反馈回路上的输出电流增加的超过其范围时，射极跟随器上的输出电压基本保持不变。正反馈回路上的响应由电阻108，118和120的阻值决定。该阻值最好的选择是使输出三极管102基极电压与由负载106上的电流增加引起的输出三极管102基极与发射极之间的电压同数值的增加，以使射极跟随器的有效输出阻抗为零。如果存在这样的基区电阻108的值的话，当用比率乘以电阻120的值大于电阻118的值的话，那么基区电阻108的值就等于有效射极电阻(REEF)。有效射极电阻，反过来，等于输出三极管102的小信号射极电阻re，基区电阻108除以射极跟随器的电流增益(P )和一些在射极跟随器基极与发射极端口，射极跟随器输出端子上的其他的电阻RE(包括寄生电阻)。REFF = re+R108/P +RE。三极管的射极电阻re大约等于VT/IC，其中VT是指热电压，IC是指三极管的集电极电流。热电压VT是由公式VT = kT/q决定的，其中k是玻尔兹曼常数，q是电子电荷，T是绝对温度。在温度为25°C时，绝对温度大约等于26mV，即在集电极电流为I毫安，25°C时，射极电阻re为26欧姆。在图I所示的电路中，假设re等于26欧姆，^为100，RE为零，电阻108，118，和120的阻值分别为I. 3千欧，6. 66千欧和200欧姆。其他的电阻的值将由发射极电流，P，预计的射极跟随器输出阻抗的值决定。射极跟随电路将根据电阻108，118，120所选的值不同，给出的输出阻抗可能为正值也可能为负值。因为射极电阻re的值影响着集电极电流，电阻108，118，120的阻值可以消除有效电阻REFF的影响，在特定的集电极电流下，图I所示的输出阻抗可以等于零。然而，由于输出电流恒定，R108/P和RE的限制，导致射极电阻REFF的有效阻值不会太大。因此，相比于传统的射极跟随器的输出电流远超出规定的范围，本发明的射极跟随电路的优点在于输出电流将稳定在较小的范围内。相比于没有使用本发明的电路，本发明可以在输出电流超出很大的范围的情况下，使得输出阻抗减少一个数量级。图2所示电路是本发明输出阻抗补偿电路的第二种体现。射极跟随随电路100与包含三极管214和116，电阻118和120的补偿电路200相连接。三极管116的集电极同 时与输出三极管102的基极和基区电阻108的一个端子相连接。三极管116的发射极与电阻108的一个端子相连接，该电阻的另一个端子与电压V相连接。三极管116的基极同时与输出三极管102的集电极和电阻120的一个端子相连接，该电阻的另一个端子与三极管214的发射极相连接。三极管214的基极和集电极与电压V相连接，使得三极管214作为一个二极管，其正极与电压V相连接。电路在工作中，三极管214和116的基极与发射极的端口电压基本相等，这使得电阻118和120的两端电压也基本相等。忽略基极电流，从三极管116的集电极流出的电流Il的值大约等于流向输出三极管102的电流12的值乘以电阻120与电阻118的阻值比。再一次忽略基极电流，电流Il的值大约等于流经基区电阻108的电流值。如图I所示电路中，输出三极管102的基极电压影响着电流12，从而建立的正反馈回路以减少射极跟随电路的输出阻抗。输出阻抗的值为零由基区电阻108的值，电阻120与电阻118的阻值比和输出三极管102的有效射极电阻共同决定。建立一个输出电阻除零以外的值，只要改变电阻108，118和120的阻值。图3所示电路是本发明输出阻抗补偿电路的第三种体现，是该电路在集成电路电压调整电路中另一种体现。下面给出了一些电路参数以供选择，并给出了说明，但并不限制。当负载106上的电流IOUT在几微安到几毫的范围内变化时，使得负载306上的输出电压大约为0.4伏特。射极跟随电路300中有一个输出三极管102，输出三极管102的发射极与电阻320的一个端子相连接，该电阻的另一个端子与负载106相连接。输出三极管102的基极与基区电阻108的一个端子相连接，该基区电阻的另一个端子同时与电阻307和电阻309的一个端子相连接。电阻309的另一个端子与三极管311的集电极相连接，电阻307的另一个端子与电压V相连接。电压V，电阻307和309的值最好是选择使极点313处电压约为一伏特时的值。与射极跟随电路300相连接的是补偿电路312，补偿电路312中包含三极管314和316，和电阻118和120.三极管316具有多个集电极，其中一些与输出三极管102的基极和基区电阻108的一个端子相连接，其余的一些接地。连接在输出三极管102和基区电阻108上的三极管316的集电极数量与三极管316总的集电极数量之比统称为集电极比率n，取值为O到I之间。三极管316的基极同时与输出三极管102的集电极和电阻120的一个端子相连接，该电阻的另一个端子与三极管314的发射极相连接。三极管316的发射极与电阻118的一个端子相连接，该电阻的另一个端子同时与三极管314的基极和电压V相连接。三极管314的集电极与电压Vin相连接。用三极管314替换掉图2中的二极管214，流进三极管314集电极的电流可用于其旁边的阻抗补偿电路(未画出)。电路在工作中，三极管314和316的基极与发射极之间的电压大约相等，这使得电阻118和120上的电压近似相等。反过来，使得流进三极管316发射极的电流Il近似等于从三极管314发射极流出电流12的值乘以电阻120与电阻118的阻值比。流进基区电阻108和输出三极管102交点处的电流11’是由电流11和集电极比率n产生的。电流11’与电流12的比值约等于集电极比率n和电阻120和电阻318的阻值比。忽略基极电流，电流II’是由基区电阻108和流进输出三极管102集电极电流12产生的。当电流IOUT流经电阻320流向负载106时，电流12的增加导致了电流II’的相应增加，这反过来导致了输出 三极管102基极电压的增加。输出三极管102基极电压的增加补偿了三极管102发射极和基极之间的电压增加和电阻320的电压的增加，从而，大大减小了输出电压的下降和负载电流的增加。输出阻抗ZOUT 由公式定义为 ZOUT = (kT/q/IC+RO+Rb/P ) -(R1/R2XnXRb)，其中，RO是稳定电阻320的值，Rl是电阻120的值，R2是电阻118的值，Rb是基区电阻108与电阻307和309的戴维南等效电阻之和，P是三极管102的电流增益。通过选择的Rl，R2，Rb和n的值的不同，将电路的输出阻抗减小为零，这使得上述公式将产生与正项公式同样的负项公式。这可以看出，对于给定的射极电阻re，三极管102的增益@，和电阻320，电路给出了三种不同的补偿方式，当然，电阻120和电阻108的阻值t匕，基区电阻108的阻值，集电极比率n都是可变的。本发明在设计上很灵活。例如，通过选择适当的补偿情况，可以使输出阻抗(ZOUT)的值为负数。在一些情况下，使得输出电压随着负载的增加而增加是所需要的条件。因此，为射极跟随电路提供的输出阻抗补偿电路就形成了。虽然，本发明参考了具体的发明，所描述的说明将不能被认为是对本发明的限制。在技术上的各种修改和应用都没有背离本发明的精神和本发明所定义的权利要求。
权利要求
1.一种输出阻抗补偿电路，其特征是电路中将一个偏置三极管连接成射极跟随器，该射极跟随器具有输出阻抗，一个集电极，一个发射极和一个基极。该电路包括第一个端子与第一个电压相连接，第二个端子与第二个电压相连接；电流源的端子是从第一个端子到射极跟随器的集电极，其中包含第一个三极管，该三极管有一个集电极，一个发射极和一个基极。第二个端子提供了射极跟随器基极上的偏置电压；与电流源，偏置电压，第二个端子相连接的端子用来感应射极跟随器集电极上的电流大小并作出响应，当射极跟随器集电极上的电流增加时，偏置电压也增加。感应电流端子上包含第二个三极管，该三极管有一个集电极，一个发射极和一个基极；第二个三极管与第一个三极管互补，即实质上，使得从第一个端子到射极跟随器上的电流和射极跟随器上的输出阻抗降低。
2.根据权利要求I所述的输出阻抗补偿电路，其特征是第一个三极管为NPN型三极管，第二个三极管为PNP型三极管。
3.根据权利要求I所述的输出阻抗补偿电路，其特征是用于连接第一个和第二个三极管的基极与发射极间的端子不断地循环，如此说来，第二个三极管的电流直接正比于第一个三极管所提供的电流。
4.根据权利要求3所述的输出阻抗补偿电路，其特征是第一个电阻连接在第一个三极管的基极与第二个三极管的发射极之间，第二个电阻连接在第二个三极管的基极和第一个三极管的发射极之间。其中，第二个三极管上的电流与第一个三极管上的电流的比率大约等于第一个电阻的阻值与第二个电阻的阻值的比率。
5.根据权利要求I或者3所述的输出阻抗补偿电路，其特征是一个分压器的端子上有一个节点，用于产生一个小于第二个端子上的电压的中间电压，至少提供射极跟随器基极上的中间部分电压。
6.根据权利要求5所述的输出阻抗补偿电路，其特征是中间电压源的端子上包含一个连接在节点和射极跟随器基极上的一个电阻。
7.根据权利要求I所述的输出阻抗补偿电路，其特征是第一个端子上的电压远大于第二个端子上的电压。
8.一种输出阻抗补偿电路，其特征是电路中将一个偏置三极管连接成射极跟随器，该射极跟随器具有输出阻抗，一个集电极，一个集电极和一个基极。该电路包括第一个端子与第一个电压相连接，第二个端子与第二个电压相连接，以提供射极跟随器基极上的偏置电压。NPN三极管上集电极与第一个端子相连接，基极第二个端子相连接，发射极与射极三极管的发射极相连接。PNP三极管的有一个与射极跟随器基极相连接的集电极，一个发射极，一个基极。其中第一个和第二个三极管的基极-发射极电路串联在回路上，使得射极跟随器集电极上的电流随着射极跟随器基极上的补偿电压的增加而增加，即射极跟随器的输出阻抗降低。
9.根据权利要求8所述的输出阻抗补偿电路，其特征是射极跟随器上的电流全部来自于第一个端子。
10.根据权利要求9所述的输出阻抗补偿电路，其特征是第一个端子上的电压远大于第二个端子上的电压。
全文摘要
一种输出阻抗补偿电路，具体来说是一个可以降低射极跟随器的输出阻抗的电路，当射极跟随器向负载提供电流时，正比于射极跟随器集电极电流的正反馈电压被施加于射极跟随器的基极。该电路包括由发射极电阻控制的比例式镜像电流源，它提供了射极跟随器的集电极电流，并且使得流向一个与输出三极管的基极相连接的电阻的电流与与集电极电流成比例。
文档编号G05F1/56GK102968150SQ20121048654
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者包兴坤 申请人:苏州硅智源微电子有限公司