交流信号放大电路的制作方法
【专利摘要】一种交流信号放大电路，包含放大主电路和串联在放大主电路输入端和输出端之间的反馈支路，反馈支路包含串联的第一比较器、限流驱动电路和第二比较器，第一比较器的正极输入端连接放大主电路的输出端，负极输入端连接参考电压，输出端连接限流驱动电路，第二比较器的正极输入端连接限流驱动电路，负极输入端连接参考电压，输出端连接放大主电路的正极输入端，限流驱动电路是具有延时功能的驱动电路，该限流驱动电路的延时时间远大于交流信号的周期。本实用新型具有直流失调信号纠正功能，可对交流信号的直流值进行保值纠正，在放大电路的输出端可以得到低误差的直流电压值，同时不会影响交流信号的正常传输。
【专利说明】交流信号放大电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种交流信号放大电路。
【背景技术】
[0002] 对交流信号的放大是模拟集成电路设计时常用到的功能，交流信号的放大可以利 用带宽较大，速度较快的运算放大器实现。
[0003] 如图1所示，是一个典型的两级放大电路，第一级放大器AMP1和第二级放大器 AMP2的增益分别由电阻R1、R2和电阻R3、R4的电阻比例值实现，例如当R2 :R1=10时，对交 流信号的放大倍数为十一倍，采用两级放大电路的原因在于获得较大的增益和摆幅，在设 计集成电路时，如果信号传输路径较长，也可以使用上述两级放大电路，放大器AMP1和放 大器AMP2分别布置在信号接收端和信号输出端附近，以保证获得足够的信号强度。连接在 两个放大器输入端的基准电压IX试为输出信号的直流电压值，对交流信号的放大过程没 有影响。
[0004] 连接第一级放大器AMP1正向输入端的电阻R应尽可能大，如图1中取电阻R=1M欧 姆，以尽量减小交流信号的衰减，连接第一级放大器AMP1正向输入端的电容C1的取值大小 由输入交流信号的频率决定，例如对15M赫兹的交流信号，电容C1取值可以为1-10皮法。
[0005] 但在集成电路制造过程中，由于工艺误差，器件周围物理环境及使用时周围电磁 环境的影响，运算放大器的失调误差不可避免，运算放大器的失调主要是由输入级及输入 级的负载管不匹配造成，误差本身的绝对值虽然较小，但由于运算放大器的增益放大，在输 出端得到的误差就不可忽视，运算放大器的失调不仅造成交流信号的放大误差，还会破坏 直流工作点，例如图1中的两级放大电路，在没有失调时，两个放大器的输入端和输出端的 电压都应该为参考电压假设现在两个放大器都出现了极性相同的十毫伏失调电压， R2 :R1=R4 :R3=10,则B点电压为vref+10毫伏，则C点电压为vref+110毫伏，D点电压为 vref+120毫伏，输出V0UT点电压为vref+120+1200=vref+1320臺伏，距离某准倌vref R经 偏离1.32V，对交流信号的输出偏差与上述计算过程类似，即10毫伏的误差在输出端会造 成132倍的电压偏差值，在大多数低压应用情况下，输出电压产生如此大的偏离是不能忍 受的。 实用新型内容
[0006] 本实用新型提供一种交流信号放大电路，具有直流失调信号纠正功能，可对交流 信号的直流值进行保值纠正，在放大电路的输出端可以得到低误差的直流电压值，同时不 会影响交流信号的正常传输。
[0007] 为了达到上述目的，本实用新型提供一种交流信号放大电路，该交流信号放大电 路包含放大主电路和串联在放大主电路输入端和输出端之间的反馈支路；
[0008] 所述的反馈支路包含串联的第一比较器、限流驱动电路和第二比较器；所述第一 比较器的正极输入端连接放大主电路的输出端，负极输入端连接参考电压，输出端连接限 流驱动电路；
[0009] 所述第二比较器的正极输入端连接限流驱动电路，负极输入端连接参考电压，输 出端连接放大主电路的正极输入端；
[0010] 所述的限流驱动电路是具有延时功能的驱动电路，该限流驱动电路的延时时间远 大于交流信号的周期。
[0011] 所述的放大主电路包含若干级放大器，第一级放大器的正极输入端连接输入的交 流信号，前一级放大器的输出端连接后一级放大器的正极输入端，最后一级放大器的输出 端输出放大后的交流信号，第一级放大器的正极输入端和每一级放大器的负极输入端都连 接参考电压。
[0012] 所述的参考电压为放大电路的输出信号的直流电压值。
[0013] 本实用新型具有直流失调信号纠正功能，可对交流信号的直流值进行保值纠正， 在放大电路的输出端可以得到低误差的直流电压值，同时不会影响交流信号的正常传输。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是【背景技术】中放大电路的电路图。
[0015] 图2是本实用新型提供的交流信号放大电路的电路图。
【具体实施方式】
[0016] 以下根据图2具体说明本实用新型的较佳实施例。
[0017] 如图2所示，本实用新型提供一种交流信号放大电路，该交流信号放大电路包含 放大主电路和串联在放大主电路输入端和输出端之间的反馈支路。
[0018] 所述的反馈支路包含串联的第一比较器C0MP1、限流驱动电路101和第二比较器 C0MP2。
[0019] 所述第一比较器C0MP1的正极输入端连接放大主电路的输出端0UT，负极输入端 连接参考电压vref,输出端连接限流驱动电路101。
[0020] 所述第二比较器C0MP2的正极输入端连接限流驱动电路101，负极输入端连接参 考电压vref，输出端连接放大主电路的正极输入端A。
[0021] 所述的限流驱动电路101是具有延时功能的驱动电路，需要保证该限流驱动电路 101的延时时间远大于交流信号的周期。
[0022] 所述的限流驱动电路101包含P型M0S(金属氧化物半导体)晶体管P1和N型M0S 晶体管N1，还包含第一电流源11和接地的第二电流源12,所述的P型M0S晶体管P1和N型 M0S晶体管N1的栅极端连接第一比较器C0MP1的输出端，P型M0S晶体管P1的漏极端连接 N型M0S晶体管N1的漏极端，P型M0S晶体管P1的源极端连接第一电流源II，N型M0S晶 体管N1的源极端连接第二电流源12。
[0023] 所述的限流驱动电路101还包含接地的电容C2,其连接第二比较器C0MP2的正极 输入端。
[0024] 所述的放大主电路包含若干级放大器，如图2所示的实施例，该放大主电路为两 级放大电路，该放大主电路包含第一级放大器AMP1和第二级放大器AMP2,所述的第一级放 大器AMP1正极输入端连接输入电容C1和输入电阻R，第一级放大器AMP1的负极输入端连 接输入电阻R1，第一级放大器AMP1的负极输入端和输出端之间连接反馈电阻R2,所述的第 二级放大器AMP2的负极输入端连接输入电阻R3,所述的第二级放大器AMP2的负极输入端 和输出端之间连接反馈电阻R4。
[0025] 第一级放大器AMP1的正极输入端A通过输入电容C1连接输入的交流信号，第一 级放大器AMP1的ιΗ极输入端A通过电阻R连接参考电压vref,第一级放大器AMP1的负极 输入端连接参考电压IXM，第一级放大器AMP1的输出端连接第二级放大器AMP2的正极输 入端，第二级放大器AMP2的负极输入端连接参考电压χχΜ，第二级放大器AMP2的输出端 OUT输出放大后的交流信号。
[0026] 上述的参考电压ιχΜ为放大电路的输出信号的直流电压值。
[0027] 图2是本实用新型的一种【具体实施方式】，增加了由两个比较器和一个限流驱动电 路组成的反馈支路，两个比较器的比较基准电压均为放大电路的输出信号的直流电压值 1ΧΜ，限流驱动电路的作用在于控制反馈量，避免对正常放大的交流信号造成干扰。
[0028] 如图2所示，连接第一级放大器AMP1正向输入端的电阻R应尽可能大，如图2中 取电阻R=1M欧姆，以尽量减小交流信号的衰减，连接第一级放大器AMP1正向输入端的电 容C1的取值大小由输入交流信号的频率决定，例如对15M赫兹的交流信号，电容C1取值 可以为1-10皮法。假设放大主电路中的第一级放大器出现了十毫伏失调电压，R2 :R1=R4 : R3=10,由于第一级放大器AMP1有10毫伏失调电压的存在，使B点的直流电压值大于参考 电压vref,造成放大主电路的输出电压OUT大于参考电压ιχΜ，则第一比较器C0MP1输出 高电平，Ν型M0S晶体管Ν1导通，以100纳安电流放电,Ε点电压下降到低于参考电压vref, 第二比较器C0MP2的输出级A点电压下拉，使A点电压减小，理论上可以使A点电压无限接 近vref-ΙΟ毫伏，从而使放大主电路的输出电压OUT无限接近参考电压vref,由于失调误差 的存在及增益不可能无穷大，放大主电路的输出电压OUT不可能等于参考电压χχΜ，但放 大主电路的输出OUT点的电压与参考电压vref的差倌被显著缩小到可以忽略。
[0029] 反馈支路的目的在于纠正直流电压的偏差，因此需要设计限流驱动电路，本实施 例中，用于充电的第一电流源11和放电的第二电流源12都被设计为100纳安，同时电容C2 取值为2皮法，针对15兆交流信号，由于电容和限流电流源的存在，使得电容的充放电时间 远大于交流信号周期，因此不会影响交流信号的正常传输，电容C2的取值不可能很大，否 则在集成电路中将占据相当大的面积。
[0030] 本实用新型给出了一种具备直流失调信号纠正功能的交流信号放大电路，对交流 信号的直流值进行了保值纠正，在输出端可以得到低误差的直流电压值，同时不会影响交 流信号的正常传输，放大电路可以应用于图1中的两级放大电路，也可以应用于1级或3级 以上的放大电路，所述限流驱动电路的设计也可以是其他具有延时功能的驱动电路，只要 延时远大于交流信号的周期即可。
[0031] 尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上 述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于 本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附 的权利要求来限定。
【权利要求】
1. 一种交流信号放大电路，其特征在于，该交流信号放大电路包含放大主电路和串联 在放大主电路输入端和输出端之间的反馈支路； 所述的反馈支路包含串联的第一比较器、限流驱动电路和第二比较器； 所述第一比较器的正极输入端连接放大主电路的输出端，负极输入端连接参考电压， 输出端连接限流驱动电路； 所述第二比较器的正极输入端连接限流驱动电路，负极输入端连接参考电压，输出端 连接放大主电路的正极输入端； 所述的限流驱动电路是具有延时功能的驱动电路，该限流驱动电路的延时时间大于交 流信号的周期。
2. 如权利要求1所述的交流信号放大电路，其特征在于，所述的放大主电路包含若干 级放大器，第一级放大器的正极输入端连接输入的交流信号，前一级放大器的输出端连接 后一级放大器的正极输入端，最后一级放大器的输出端输出放大后的交流信号，第一级放 大器的正极输入端和每一级放大器的负极输入端都连接参考电压。
3. 如权利要求2所述的交流信号放大电路，其特征在于，所述的参考电压为放大电路 的输出信号的直流电压值。
【文档编号】H03F3/45GK203896316SQ201420245102
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】张宁 申请人:聚辰半导体(上海)有限公司