专利名称：具有可变偏压点控制的ab类输出级及其方法
技术领域：
本发明涉及一种AB类输出级，具体地说，是一种具有可变偏压点控 制的AB类输出级及其方法。
背景技术：
图1显示典型的AB类输出级10， AB类输出级10用以驱动串联在电 源Vcc及接地端GND之间的高位侧晶体管MP及低位侧晶体管MN以从 输出端LX输出电流给负载RL，其中晶体管MP及MN为大尺寸的晶体管， 在AB类输出级10中，驱动器12提供输出信号UH及UL分别驱动高位 侧晶体管MP及低位侧晶体管MN，驱动器12包括运算放大器14根据输 入信号VB及输出端LX上的电压产生输出信号UH及UL，偏压源16及 18分别提供偏压VOS1及VOS2以偏移输出信号UH及UL的准位，偏压 VOS1及VOS2将影响静止(quiescent)电流及总谐波失真(Total Harmonic Distortion; THD)，静止电流指在无负载RL时，电源Vcc所消耗的电流。 由于AB类输出级10将驱动电阻负载RL,因此其必须同时考虑到交越 (crossover)失真、晶体管MP及MN造成的功率消耗以及回路的稳定性， 图2显示AB类输出级10的操作区，其中X轴代表偏压VOS1及VOS2， 左方的Y轴代表THD，右方的Y轴代表静止电流IQ,曲线20表示THD 与偏压VOS1及VOS2之间的关系，曲线22表示静止电流IQ与偏压VOS1 及VOS2之间的关系，由曲线20及22可看出，当偏压VOSl及VOS2增加时，THD越小但静止电流1Q越大，反之，THD越大，静止电流IQ越 小，而以虚线圈起来的部分则是偏压VOSl及VOS2的理想设计区24，在 此设计区24中有较低的静止电流IQ及较佳的THD效能，然而，偏压VOS1 及VOS2有可能因对制程变化而偏离设计区24，因此需要一种方法来对抗 制程变化让偏压VOS1及VOS2回到目标的设计区24。
Johnson在美国专利第5,481,213号提出一种"功率放大器输出级的跨 导保护电路(cross-conduction prevention circuit for power amplifier output stage)"来得到最佳的THD效能以及适当的静止电流，然而，Johnson的 方法需要增加一组控制电路及一组替代(fill-in)电路，故电路较为复杂，而 且此两组电路之间也会互相干扰，因而不易稳定，此外，在Johnson的电 路中，偏压点是无法调整的，故无法修正制程飘移所造成的误差。
因此己知的AB类输出级存在着上述种种不便和问题。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种具有可变偏压点控制的AB类输出级及 其方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是
一种具有可变偏压点控制的AB类输出级，用以驱动一高位侧晶体管 及一低位侧晶体管，包括一驱动器， 一第一偏压源， 一第二偏压源和一控 制电路，其中，
所述驱动器，输出一第一输出信号及一第二输出信号分别驱动所述高 位侧及低位侧晶体管；
所述第一偏压源，用以提供一第一偏压偏移所述第一输出信号；所述第二偏压源，用以提供一第二偏压偏移所述第二输出信号的准
位；
所述控制电路，用以调节所述第一及第二偏压。
本发明的具有可变偏压点控制的AB类输出级还可以采用以下的技术 措施来进一步实现。
前述的具有可变偏压点控制的AB类输出级，其中所述驱动器包括一 运算放大器根据二输入信号产生所述第一及第二输出信号。
前述的具有可变偏压点控制的AB类输出级，其中所述控制电路包括
一第一电流源，提供一可变的第一电流；
一第二电流源，提供一可变的第二电流；
一第三电流源，提供一第三电流，所述第三电流与通过所述高位侧晶 体管的电流具有比例关系；
一第四电流源，提供一第四电流，所述第四电流与通过所述低位侧晶 体管的电流具有比例关系；
一逻辑电路，根据所述第一电流及第三电流的第一差值以及所述第二 电流及第四电流的第二差值产生一第三输出信号调节所述第一及第二偏 压。
前述的具有可变偏压点控制的AB类输出级，其中所述第三电流源包 括一与所述高位侧晶体管的尺寸具有比例关系的晶体管。
前述的具有可变偏压点控制的AB类输出级，其中所述第四电流源包 括一与所述低位侧晶体管的尺寸具有比例关系的晶体管。
前述的具有可变偏压点控制的AB类输出级，其中所述逻辑电路由所述第一差值及第二差值中选取其中之一作为所述第三输出信号。
前述的具有可变偏压点控制的ab类输出级，其中所述逻辑电路包括 选取所述第一差值及第二差值中的最小值作为所述第三输出信号。
一种ab类输出级的可变偏压点控制方法，其特征在于，包括下列步
骤
步骤一提供一第一偏压及一第二偏压分别偏移所述第一及第二输出 信号的准位；
步骤二提供一可变的第一电流及一可变的第二电流； 步骤三提供一与通过所述高位侧晶体管的电流具有比例关系的第三 电流；
步骤四提供一与通过所述低位侧晶体管的电流具有比例关系的第四 电流；
步骤五根据所述第一电流与所述第三电流的第一差值及所述第二电 流与所述第四电流的第二差值产生一第三输出信号调节所述第一及第二 偏压。
本发明的具有可变偏压点控制的ab类输出级方法还可以采用以下的 技术措施来进一步实现。
前述的具有可变偏压点控制的ab类输出级方法，其中所述产生一第
三输出信号的步骤包括由所述第一及第二差值中选取其中之一当作所述 第三输出信号。
前述的具有可变偏压点控制的ab类输出级方法，其中所述由第一及 第二差值中选取其中之一当作所述第三输出信号的步骤包括选取所述第一及第二差值中的最小值当作所述第三输出信号。
采用上述技术方案后，本发明的具有可变偏压点控制的AB类输出级 具有以下优点
1. 由于一开始便将偏压点设定较高或较低的位置，因此无需担心制 程飘移的问题。
2. 只增加一组控制电路，故没有互相干扰的问题，因此容易稳定。
图1显示典型的AB类输出级；
图2显示图1中AB类输出级的操作区；
图3显示本发明的实施例；
图4显示图3中AB类输出级的操作区。
具体实施例方式
以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。 现请参阅图3，图3显示本发明的实施例，如图所示，所述AB类输 出级30中，驱动器32提供输出信号UH及UL分别驱动串联在电源Vcc 及接地端GND之间的高位侧晶体管MP及低位侧晶体管MN，所述驱动 器32包含一运算放大器34根据输入信号Vin及节点LX上的电压产生输 出信号UH及UL，偏压源36及38分别提供可变的偏压V0S1及VOS2 来偏移输出信号UH及UL的准位，控制电路40用以调节偏压V0S1及 VOS2。在所述控制电路40中，晶体管MP2镜射高位侧晶体管MP上的电 流产生电流Idl，晶体管MN2镜射低位侧晶体管MN上的电流产生电流Id2，其中晶体管MP2与晶体管MP的尺寸具有比例关系，故电流Idl与 通过晶体管MP的电流也具有比例关系，同样，晶体管MN2与晶体管MN 的尺寸也具有比例关系，因此，电流Id2与通过晶体管MN的电流具有比 例关系，逻辑电路46根据电流Idl与电流源42所提供的电流io的差值il 以及电流Id2与电流源44所提供的电流io的差值i2产生电流i3调节偏压 VOS1及VOS2，其中电流源42及44所提供的电流io可以由外部调整。
再请参阅图4，图4显示图3中AB类输出级的操作区，其中X轴代 表偏压VOS1及VOS2或是电流io，左方的Y轴代表THD，右方的Y轴 代表静止电流IQ，曲线50表示THD与偏压VOS1及VOS2之间的关系， 曲线52表示静止电流IQ与偏压VOS1及VOS2之间的关系，区域B代表 理想的设计区。 一开始让偏压源36及38提供较大的偏压VOS1及VOS2 以使偏压点落在区域B右方的区域A中，因此，即使有制程飘移也能确保 偏压点在区域B的右方，如图4所示当偏压点在区域A中时，具有较好的 THD效能，但晶体管MP及MN上的静止电流IQ将较大，由于过大的静 止电流IQ是不好的，故调节电流源42及44所提供的电流io使得偏压点 由区域A移向区域B，较大的电流io将导致较大的静止电流IQ以及较好 的THD效能，反之，较小的电流io将导致较小的静止电流IQ以及较差的 THD效能。参照图3，晶体管MP2上的电流Idl减去电流源42所提供的 电流io后产生电流il至逻辑电路46，晶体管MN2上的电流Id2减去电流 源44所提供的电流io后产生电流i2至逻辑电路46，逻辑电路46从电流 il及i2中选择较小的电流作为电流i3以调节偏压源36及38的偏压VOS1 及VOS2，假如，电流il及i2都很大时，逻辑电路46所输出的电流i3将很大，因而减少偏压VOSl及VOS2,进而降低晶体管MP及MN上的静 止电流IQ，电流Idl与电流Id2的比值也将变小，最后电流il、 i2、 i3及 io之间将达到平衡，因此改变电流io可以改变AB类输出级30的偏压点。 在此实施例中， 一开始系设定较大的偏压V0S1及VOS2以使偏压点落在 区域B右方的区域A中，在其它实施例中，也可以在一开始设定较小的偏 压VOS1及VOS2以使偏压点落在区域B的左方。
AB类输出级30可以通过改变电流io来调整偏压VOS1及VOS2，进 而让偏压点回到理想的设计区B，此外，由于一开始便将偏压点设定g^高 或较低的位置，因此无需担心制程飘移的问题，而且只增加一组控制电路 40故没有互相干扰的问题，因此容易稳定。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领 域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种 变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由 各权利要求限定。
组件符号说明
10 AB类输出级
12 驱动器
14 运算放大器
16 偏压源
18 偏压源
20 THD与偏压VOS1及VOS2之间的关系曲线
22 静止电流IQ与偏压VOS1及VOS2之间的关系曲线24 设计区
30 AB类输出级
32 驱动器
34 运算放大器
36 偏压源
38 偏压源
40 控制电路
42 电流源
44 电流源
46 逻辑电路
50 THD与偏压VOSl及VOS2之间的关系曲线
52 静止电流IQ与偏压VOSl及VOS2之间的关系曲线
1权利要求
1.一种具有可变偏压点控制的AB类输出级，用以驱动一高位侧晶体管及一低位侧晶体管，包括一驱动器，一第一偏压源，一第二偏压源和一控制电路，其特征在于，所述驱动器，输出一第一输出信号及一第二输出信号分别驱动所述高位侧及低位侧晶体管；所述第一偏压源，用以提供一第一偏压偏移所述第一输出信号；所述第二偏压源，用以提供一第二偏压偏移所述第二输出信号的准位；所述控制电路，用以调节所述第一及第二偏压。
2. 如权利要求1所述的AB类输出级，其特征在于，所述驱动器包括 一运算放大器根据二输入信号产生所述第一及第二输出信号。
3. 如权利要求1所述的AB类输出级，其特征在于，所述控制电路包括一第一电流源，提供一可变的第一电流； 一第二电流源，提供一可变的第二电流；一第三电流源，提供一第三电流，所述第三电流与通过所述高位侧晶体管的电流具有比例关系；一第四电流源，提供一第四电流，所述第四电流与通过所述低位侧晶 体管的电流具有比例关系；一逻辑电路，根据所述第一电流及第三电流的第一差值以及所述第二 电流及第四电流的第二差值产生一第三输出信号调节所述第一及第二偏压。
4. 如权利要求3所述的AB类输出级，其特征在于，所述第三电流源 包括一与所述高位侧晶体管的尺寸具有比例关系的晶体管。
5. 如权利要求3所述的AB类输出级，其特征在于，所述第四电流源 包括一与所述低位侧晶体管的尺寸具有比例关系的晶体管。
6. 如权利要求3所述的AB类输出级，其特征在于，所述逻辑电路由 所述第一差值及第二差值中选取其中之一作为所述第三输出信号。
7. 如权利要求6所述的AB类输出级，其特征在于，所述逻辑电路包 括选取所述第一差值及第二差值中的最小值作为所述第三输出信号。
8. —种AB类输出级的可变偏压点控制方法，其特征在于，包括下列 步骤步骤一提供一第一偏压及一第二偏压分别偏移所述第一及第二输出 信号的准位；步骤二提供一可变的第一电流及一可变的第二电流； 步骤三提供一与通过所述高位侧晶体管的电流具有比例关系的第三 电流；步骤四提供一与通过所述低位侧晶体管的电流具有比例关系的第四 电流；步骤五根据所述第一电流与所述第三电流的第一差值及所述第二电流与所述第四电流的第二差值产生一第三输出信号调节所述第一及第二偏压。
9. 如权利要求8所述的可变偏压点控制方法，其特征在于，所述产生一第三输出信号的步骤包括由所述第一及第二差值中选取其中之一当 作所述第三输出信号。
10.如权利要求9所述的可变偏压点控制方法，其特征在于，所述由 第一及第二差值中选取其中之一当作所述第三输出信号的步骤包括选取 所述第一及第二差值中的最小值当作所述第三输出信号。
全文摘要
一种具有可变偏压点控制的AB类输出级，用以驱动一高位侧晶体管及一低位侧晶体管，包括一驱动器，一第一偏压源，一第二偏压源和一控制电路，其特征在于所述驱动器，输出一第一输出信号及一第二输出信号分别驱动所述高位侧及低位侧晶体管；所述第一偏压源，用以提供一第一偏压偏移所述第一输出信号；所述第二偏压源，用以提供一第二偏压偏移所述第二输出信号的准位；所述控制电路，用以调节所述第一及第二偏压。
文档编号H03F3/45GK101577529SQ20081009900
公开日2009年11月11日 申请日期2008年5月9日 优先权日2008年5月9日
发明者庄朝炫 申请人:立锜科技股份有限公司