一种集成高增益放大器的制造方法
【专利摘要】一种集成高增益放大器，放大器电路中有一个高阻抗节点，还包括一个集电极耦合在高阻抗节点的三极管；用来检测三极管发射极基极电压以及产生校正电流的检测电路耦合在高阻抗节点以提高放大器的增益，包括一个用来提供差分驱动信号的输出极，校正电流流入一个耦合到电路中高阻抗节点的低阻抗节点。
【专利说明】一种集成高增益放大器
【技术领域】:
[0001]本发明涉及到一个集成高增益放大器，特别是一个增益通过控制放大器高阻抗节点的阻抗而增加的高增益放大器。
【背景技术】:
[0002]以前用来提高增益的电路，通常用共源共栅结构提高放大器设备中rmu来提高放大器的增益。这种方法的缺点是，它引入了一个对设备匹配敏感的电压偏移和漂移元件，增益的提高受设备匹配限制。
【发明内容】
:
[0003]本发明的目的是提供一个随着增益提高直流精度增加但不会降低放大器交流性能的集成放大器电路。
[0004]本发明的另一个目的是提供一个增益可以被微调的高增益集成放大器。
[0005]本发明的进一步的目的是提供一个阻抗取消是差分的，从而避免偏移降低的高增益集成放大器。
[0006]本发明更进一步的目的是提供一个增益不受设备匹配限制的放大器。
[0007]本发明的技术解决方案:
[0008]本发明上述和其它的目的在一个具有高阻抗节点，发射极基极电压随着高阻抗节点摆动变化的三极管，用来检测通过三极管发射极基极以及与摆动响应并且把电流耦合在高阻抗节点从而控制增益的高阻抗节点电压的放大器中实现。
[0009]本发明提出一种集成高增益放大器，放大器电路中有一个高阻抗节点，还包括一个集电极耦合在高阻抗节点的三极管；用来检测三极管发射极基极电压以及产生校正电流的检测电路稱合在闻阻抗节点以提闻放大器的增益。
[0010]本发明提出一种集成高增益放大器，包括一个用来提供差分驱动信号的输出极，差分放大电路与接收驱动信号以及驱动高阻抗的节点相连，端子用来检测高阻抗节点电压变化以及给高阻抗节点提供电流以补偿由于高阻抗节点电压变化引起的电流变化。
[0011]本发明提出一种集成高增益放大器，包括一个用来提供差分驱动信号的输出极，差分放大电路与接收驱动信号以及驱动高阻抗的节点相连，端子用来检测高阻抗节点电压变化以及给高阻抗节点提供电流以补偿由于高阻抗节点电压变化引起的电流变化，其中用来检测高阻抗节点电压变化的端子包括一个用来控制来自耦合到高阻抗节点上电流源的电流的差分放大器。
[0012]本发明提出一种集成高增益放大器，包括一个用来提供差分驱动信号的输出极，差分放大电路与接收驱动信号以及驱动高阻抗的节点相连，端子用来检测高阻抗节点电压变化以及给高阻抗节点提供电流以补偿由于高阻抗节点电压变化引起的电流变化，其中用来检测高阻抗节点电压变化的端子包括一个用来控制来自耦合到高阻抗节点上的电流源的电流的差分放大器，电流由扩散致窄电阻器决定。[0013]本发明提出一种集成高增益放大器，一个放大电路具有一个高阻抗节点，电路包括一个集电极耦合到高阻抗节点的三极管，用来检测三极管发射极基极电压以及产生校正电流的检测电路耦合在高阻抗节点以提高放大器的增益，放大电路包括一组共源共栅结构放大器设备，其中之一提供高阻抗节点，它的发射极跟踪高阻抗节点以及与一组基极连接用来检测一组共源共栅结构放大器设备发射极上电压的三极管耦合，并且具有一个跟踪高阻抗节点阻抗的电流，它的集电极提供耦合到高阻抗节点的电流。
[0014]进一步，校正电流流入一个耦合到电路中高阻抗节点的低阻抗节点。
[0015]对比专利文献:CN2724295Y —种高速高增益放大器200420082875.2，CN201571026U 高增益放大器电路 200920238140.7
【专利附图】
【附图说明】:
[0016]本发明的上述以及其它的目的在与附图相结合读解时从以下的描述中更清楚地
理解: [0017]图1是按照发明的体现的一个集成高增益放大器的示意图；
[0018]图2是按照发明的另一个体现的一个集成高增益放大器的示意图；
[0019]图3是按照发明的另外一个体现的一个集成高增益放大器的示意图；
[0020]图4，5，6，7，8，9，10和11展现了一个按照本发明其它体现的电路；
[0021]图12，13，14，15和16展现了一个用来产生补偿电流Iz的电路。
【具体实施方式】:
[0022]这项发明能够通过测量发射极的电压变化来检测公共基极配置三极管的集电极电压。一个公共基极配置三极管(或共源共栅结构放大器)包括了一个输入是发射极电流，输出是集电极电流，且拥有固定的基极电压的三极管。随着集电极一发射极电压改变，输出电流也变化。在线性(非饱和)区三极管的输出阻抗由于过早的影响可以在一个给定的工作点被描述。集电极电流的变化仅仅是对于早期电压的电压变化的比例(通常用VaS记三极管的一个重要的特点)。集电极电流的变化提高了三极管基极一发射极电压的变化。在集电极电流和三极管基极——发射极电压之间使用众所周知的指数关系，就热电压vt，早期电压^以及集电极电压变化而言，变化可被计算。这种关系可近似指出，集电极电压的变化通常远远少于早期电压的变化。有了这个假设，集电极电压的变化和发射极电压的变化之间将存在线性关系。
[0023]如图1所示纳入本发明的放大器。放大器有一个被称为折叠式共源共栅结构放大器的单位增益配置。放大器以采用一个横跨Q1Q2基极和R1R2 (R1R2是可选的)的差分输入电压以及把它转换成一个从电流源I2I3减去的差分电流的方式工作。电阻R1R2是可选的并且可被去除如果其它电路元件被正确选用。不同的电流流AQ3Q4。伴随着来自94用％标记的高阻抗节点的电流，通过Q3的电流由于电流误差(由Q5Q6Q7Q8R3R4组成)被反向和总计。差分电流被转化成一个电压，电压Vz等于差分电流乘以电阻Rz。电压Vz需要一个单位增益缓冲器到输出端。放大器的电压增益由Rz和输入区域的跨导决定。
[0024]在本发明中，电压增益通过尽可能的取消Rz的影响来增加。Vz电压变化(作为输出摆幅)通过寻找Q3Q4(或者Q5Q6)发射极之间的电压变化来检测。由于Q3集电极不移动，它的发射极电压保持不变。如上讨论，Q4发射极电压变化。Vz的摆幅会引起电流流进Rz。差分组合QziQz2通过Q3Q4的发射极以及用来接收电流的元件来检测摆幅。定性地，可以看出如果考虑到Vz增加那么电流流进Rz。流进Rz的电流来自Q4的集电极。如果相等数量的电流可以从Q6减去，Rz的影响可以被消除。Q4发射极一基极的电压会提高，这将导致Qzi的电流提高，Qz2的电流减少。Q7Q8的电流由于Qz2电流的减少会减少。Qzi电流的增加以及Q8电流的减少联合起来降低Q6的电流。如果电流Iz选择正确，Q6电流的减少会取消Rz的影响，这将把放大器的电压增益提高到一个接近无穷的理论值。因为放大器直流平衡受影响不大，电路的差分性质会产生一个低电压偏移贡献。实际上，由于Q3Q4集电极一发射极电压的失衡，电路的内置偏移电压趋向降低。
[0025]给电流Iz设置一个值，这样Rz电流的变化(由于Vz的变化)与QziQz2之间的电流变化(由于Vz的变化)相等。因此，它们取消了放大器的电流。结果完全依赖与共源共栅结构放大器设备中的早期电压以及与阻抗Rz成反比例。***由于温度和进程的零点不变，Rz和早期电压的温度和进程的依赖应纳入Iz。举一个例子，如果Rz的值主要是三极管Q4的rmu,那么 Rz = BetaQ4*VaQ4/IcQ4。Iz 的值即 2 *IcQ4/BetaQ4 = 2*IbQ4。
[0026]存在许多产生Iz的不同方法，例如镜像和扩大电路中其它地方一个类似的pnp中的Ib。另一个方法是使用一个与pnp构造类似的扩散致窄电阻器。由于进程和温度，使用一个pnp型扩散致窄电阻器确保了电流会跟踪pnp的变化。为进一步确定Iz可以使用例如保险丝吹割或切割，齐纳轰击，或激光微调薄膜电阻等技术微调。还可以有更进一步的提高，这样电源电压变化可以保持为零。 [0027]这些提高可以在图2中看出。在电路中，Q16Q17是共源共栅三极管，与图1中Q3Q4的功能相似。使用的一个更复杂的电流镜像由Q9QltlQ11Q12Q32Q33Q34R7R8R19组成。高阻抗节点在Qltl的集电极和Q16的集电极上。节点被Q54的发射极跟随者缓冲，Q54由电流源Q13R9和它的共源共栅结构放大器设备Q35偏置。Vz的电压变化在共源共栅结构放大器设备Q9Qltl的发射极上检测。检测电压的三极管为Q4tlQ41,它们的输出电流在Q9Qltl发射极低阻抗节点镜像中被重置。电流Iz由扩散致窄电阻器RP2(被微调)，Q38Q39Q51形成。降低Vz阻抗的主要贡献者是916的1?。电阻Rp2结构上与pnpQ16相似，在进程和温度上会跟踪它的变化。电流源其余部分由Q39以及共源共栅结构放大器设备Q51组成。设备Q38用来补偿随电源电压变化的电流。
[0028]本发明的另一个体现如图3所示。在这个体现中，检测电压在共源共栅结构放大器设备Q16Q17的发射极上。检测器件QniQn2在镜像电流中将输出电流送入Q5Q6发射极的低阻抗节点。电流Iz由一个pnp型扩散致窄电阻器Rpflt以及设置在V+和Vbias减去Q16Q17QniQn2的\e之间的压降设定。这个ISA简单的实现可能也会不可能应用微调。
[0029]参照图1，有两种可能的检测位置:Q3Q4的发射极；或Q5Q6的发射极。电压可能通过npn或者pnp三极管被检测到差分性。差分纠正电流可以被内置在不同的低阻抗点=Q3Q4的发射极；Q5Q6的发射极；或者Q7Q8的发射极。电流Iz可以有很多不同的方式产生:镜像电流，扩散致窄电阻器，定电阻。电流Iz应取决于降低Rz的主要贡献者，以便优化影响，它的产生应该与这些贡献者相联系，这样便会跟踪进程和温度的变化。
[0030]图1基本的电路中的一些变化在图4-9中显示。其它的变化包括反向共源共栅结构放大器，这样镜像便由pnp三极管组成，共源共栅三极管是npn。这种变化，在图10中显示，也有两个检测点=V1V2,可使用pnp或者npn差分组合。可以通过在图3或图11电路中提供共源共栅三极管来找到备选方案。产生Iz的方法有很多，包括如图12-16中一些具有代表性的方法。
[0031]基本电路有很多变化。常见的成分有:通过寻找提供高阻抗节点的共源共栅结构放大器设备发射极电压变化来检测一个增益级高阻抗节点的电压幅度；检测电压差分性以免降低输入偏移电压；补偿电流的产生会跟踪被取消的阻抗；返还一个补偿纠正电流给低阻抗节点；可选择性地微调补偿电流来优化增益。
【权利要求】
1.一种集成高增益放大器，其特征是:放大器电路中有一个高阻抗节点，还包括一个集电极耦合在高阻抗节点的三极管；用来检测三极管发射极基极电压以及产生校正电流的检测电路稱合在闻阻抗节点以提闻放大器的增益。
2.根据权利要求1所述的一种集成高增益放大器，其特征是:包括一个用来提供差分驱动信号的输出极，差分放大电路与接收驱动信号以及驱动高阻抗的节点相连，端子用来检测高阻抗节点电压变化以及给高阻抗节点提供电流以补偿由于高阻抗节点电压变化引起的电流变化。
3.根据权利要求1所述的一种集成高增益放大器，其特征是:包括一个用来提供差分驱动信号的输出极，差分放大电路与接收驱动信号以及驱动高阻抗的节点相连，端子用来检测高阻抗节点电压变化以及给高阻抗节点提供电流以补偿由于高阻抗节点电压变化引起的电流变化，其中用来检测高阻抗节点电压变化的端子包括一个用来控制来自耦合到高阻抗节点上电流源的电流的差分放大器。
4.根据权利要求1所述的一种集成高增益放大器，其特征是:包括一个用来提供差分驱动信号的输出极，差分放大电路与接收驱动信号以及驱动高阻抗的节点相连，端子用来检测高阻抗节点电压变化以及给高阻抗节点提供电流以补偿由于高阻抗节点电压变化引起的电流变化，其中用来检测高阻抗节点电压变化的端子包括一个用来控制来自耦合到高阻抗节点上的电流源的电流的差分放大器，电流由扩散致窄电阻器决定。
5.根据权利要求1所述的一种集成高增益放大器，其特征是:一个放大电路具有一个高阻抗节点，电路包括一个集电极耦合到高阻抗节点的三极管，用来检测三极管发射极基极电压以及产生校正电流的检测电路耦合在高阻抗节点以提高放大器的增益，放大电路包括一组共源共栅结构放大器设备，其中之一提供高阻抗节点，它的发射极跟踪高阻抗节点以及与一组基极连接用来检测一组共源共栅结构放大器设备发射极上电压的三极管耦合，并且具有一个跟踪高阻抗节点阻抗的电流，它的集电极提供耦合到高阻抗节点的电流。
6.根据权利要求1所述的一种集成高增益放大器，其特征是:校正电流流入一个耦合到电路中高阻抗节点的低阻抗节点。
【文档编号】H03G3/20GK203813742SQ201320782249
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】不公告发明人 申请人:苏州贝克微电子有限公司