电压放大系统的制作方法

专利名称：电压放大系统的制作方法
电压放大系统技术领域
本发明的实施例涉及电子电路装置，更具体但是并非排它地涉及具有快速转换功能的电压放大系统。
背景技术：
放大器在模数转换器和功率集成电路等应用中扮演了重要角色。按照传统，如图1A所示的电压放大系统100A，可以把放大器划分为两级，输入放大级101，具有第一输入端、第二输入端和第一输出端，其第一输入端接收第一输入信号INl,其第二输入端接收第二输入信号IN2，输入放大级101将第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12放大，在其输出端提供第一输出信号VOl。输出放大级102，耦接于第一电势Vl和第二电势V2 之间，具有第一输入端和系统输出端，其第一输入端I禹接至输入放大级ιο 的第一输出端， 其输出端提供系统输出信号V0UT。输出放大级102示例而非限制地用于提供较大的电流以驱动负载。如图1B所示的电压放大系统100B，在部分实施例中输入放大级101还具有第二输出端，提供第二输出信号V02。相应地，输出放大级102也具有第二输入端，以接收输入放大级101的第二输出信号V02。当输入信号发生突变(第一输入信号INl突变或者第二输入信号IN2突变导致第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12突变)时，期望系统输出信号VOUT也能迅速响应。但是，基于以下示例而非限制的原因，输出放大级102的系统输出信号VOUT通常无法迅速变化。(I)由于输出放大级102的晶体管通常需要提供较大电流以驱动高功率负载，故输出放大级102的输入端通常有较大的电容(例如栅极电容或者阱电容)；(2)输出放大级102的第一输入级和系统输出放大级(例如输出晶体管的栅极和漏极之间)的电容具有米勒(miller)效应；(3)通常在输出放大级102的第一输入端耦合一个较大电容进行环路补偿；(4)输入放大级101的充电电流能力和/或放电电流能力有限等原因。
图1C示出一个具体的两级放大器100C，两级放大器100C包括输入放大级101和输出放大级102以及补偿电容Cl。输入放大级101包括，晶体管NI用以提供偏置电流，晶体管N4和N3 ( 一组对管)用以接收第一输入信号INl和第二输入信号IN2，晶体管Pl和 P2 ( 一组对管)作为有源负载并提供第一输出信号VOl ;输出放大级102包括，晶体管P3基于输入放大级101的输出信号VOl驱动外接负载，晶体管N2作为晶体管P3的有源负载；补偿电容Cl耦接在晶体管P3的栅极和漏极之间。当第一输入信号INl突然增大时，期望系统输出信号VOUT也随之变大。但是，受到晶体管NI的偏置电流的限制，补偿电容Cl放电速度缓慢，从而影响了补偿电容Cl另外一端(系统输出端)的电压变化的速率。如何提高放大器的转换速率是本领域技术人员面 临的难题。发明内容
考虑到现有技术中的一个或多个问题，提供了一种电压放大系统，提高了转换速率。
本发明提供了一种电压放大系统，包括:输入放大级，具有第一输入端、第二输入 端和第一输出端，其第一输入端接收第一输入信号，其第二输入端接收第二输入信号；输出 放大级，耦接于第一电势和第二电势之间，具有第一输入端和输出端，其第一输入端耦接至 所述输入放大级的第一输出端，其输出端提供系统输出信号；以及充放通路，具有第一输入 端、第二输入端和第一输出端，其第一输入端稱接至所述输入放大级的第一输入端，其第二 输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，其第一输出端耦接至所述输出放大级的第一 输入端，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过大于零的第一阈值时，所述充 放通路对所述输出放大级的第一输入端放电或者充电。
—种电压放大系统，包括，输入放大级，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端 和第二输出端，其第一输入端接收第一输入信号，其第二输入端接收第二输入信号；输出放 大级，耦接于第一电势和第二电势之间，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输 入端耦接至所述输入放大级的第一输出端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输 出端，其输出端提供系统输出信号，包括，第一功率管，具有第一端、第二端和控制端，其第 一端耦接至或者配置为所述输出放大级的输出端，其第二端耦接至所述第一电势，其控制 端耦接至或配置为所述输入放大级的第一输入端，所述第一功率管包括NMOS晶体管或者 NPN双极性晶体管；第二功率管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至或者配置 为所述输出放大级的输出端，其第二端耦接至所述第二电势，其控制端耦接至或配置为所 述输入放大级的第二输入端，所述第二功率管包括PMOS晶体管或者PNP双极性晶体管；以 及充放通路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端I禹接 至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，其 第一输出端耦接至所述输出放大级的第一输入端，其第二输出端耦接至所述输出放大级的 第二输入端，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过大于零的第一阈值时，所 述充放通路对所述输出放大级的第一输入端和第二输入端快速放电；当所述第二输入信号 与所述第一输入信号之差大于零的第二阈值时，所述充放通路对所述输出放大级的第一输 入端和第二输入端快速充电。
本发明提供的电压放大系统可以很好的改善放大器的转换速率。


下面将参考附图详细说明本发明的具体实施方式
，其中相同的附图标记表示相同 的部件或特征。
图1A IC示出现有的电压放大系统100AU00B和100C的示意电路图2示出根据本发明一个实施例的电压放大系统200的示意电路图3A 3D示出根据本发明一个实施例的电压放大系统300A、300B、300C和300D 的不意电路图4A 4B示出根据本发明一个实施例的电压放大系统400A和400B的示意电路 图5A 5B不出根据本发明一个实施例的电压放大系统500A和500B的不意电路 图6A 6B不出根据本发明一个实施例的电压放大系统600A和600B的不意电路图7A 7D示出根据本发明一个实施例的电压放大系统700A、700B、700C和700D的不意电路图8示出根据本发明一个实施例的电压放大系统800的示意电路图9示出根据本发明一个实施例的电压放大系统900的示意电路图10示出根据本发明一个实施例的电压放大系统1000的示意电路图11示出根据本发明一个实施例的电压放大系统1100的示意电路图12示出根据本发明一个实施例的电压放大系统1200的示意电路图13示出根据本发明一个实施例的电压放大系统1300的示意电路图14示出根据本发明一个实施例的电压放大系统1400的示意电路图。
具体实施方式
在下文的特定实施例代表本发明的示例性实施例，并且本质上仅为示例说明而非 限制。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本 领域普通技术人员显而易见的是:这些特定细节对于本发明而言不是必需的。在其他实例 中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在说明书中，提及“ 一个实施例”或者“实施例”意味着结合该实施例所描述的特 定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。术语“在一个实施例中”在说明 书中各个位置出现并不全部涉及相同的实施例，也不是相互排除其他实施例或者可变实施 例。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征 和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供 的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连 接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元 件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的 附图标记指示相同的元件。当称“元件” “接收”某一信号时，可以使直接接收，也可以通过 开关、电阻、电平位移器、信号处理单元等接收。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个 相关列出的项目的任何和所有组合。
图2示出根据本发明一个实施例的电压放大系统200的示意电路图。电压放大系 统200包括输入放大级101、输出放大级102和充放通路201。
充放通路201具有第一输入端、第二输入端和第一输出端,其第一输入端稱接至 输入放大级101的第一输入端，其第二输入端稱接至输入放大级101的第二输入端,其第一 输出端耦接至输出放大级102的第一输入端，当第一输入信号INl与第二输入信号IN2之 差VIN12超过大于零的第一阈值VTHl时，充放通路201对输出放大级的第一输入端快速充 电或者放电，以提高系统输出信号VOUT的转换速率。在另外一个实施例中，充放通路201 还可以在第二输入信号IN2与第一输入信号INl之差VIN21超过大于零的第二阈值VTH2 时，对输出放大级102的第一输入端快速放电或者充电，以提高系统输出信号VOUT的转换 速率。
根据本发明的一个实施例，如图3A所示，输出放大级102包括低侧晶体管QL(如 NMOS晶体管或者NPN双极性晶体管)，具有第一端、第二端和控制端(对应NMOS晶体管的漏极、源极和栅极，或者NPN双极性晶体管的集电极、发射极和基极)，其第一端耦接至或者 配置为输出放大级102的输出端，其第二端耦接至第一电势VI，其控制端耦接至或者配置 为输出放大级102的输入端以接收输入放大级101的第一输出信号VOl。由于低侧晶体管 通常用于提供较大电流，故一般称为功率管。假定，输入放大级101的第一输入端为电压放 大系统300A的同相端(正输入端)、输入放大级101的第二输入端为电压放大系统300A的 反相端(负输入端)，当第一输入信号INl大于第二输入信号IN2时,系统输出信号VOUT会 升高(正向转化)。此时，充放通路201监测第一输入信号INl与第二输入信号IN2，当放 大器的正端第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12大于第一阈值VTHl时,充放 通路201的输出端为低侧晶体管QL的控制端提供一个快速放电通道，使其栅极电压(或者 基极电压)迅速降低，低侧晶体管QL快速截止(关断)，使得低侧晶体管QL的漏极(或者 集电极)电压可以快速升高，从而提高系统输出信号VOUT的正向转换速率。当第一输入信 号INl与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值VTHl时，充放通路201的输出端既不 放电，也不充电，以避免给电压放大系统300A引入误差。在一个实施例中，当第一输入信号 INl与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值VTHl时，充放通路201的输出端呈高阻 状态，以避免影响输入放大级101的第一输出信号V01。在一个实施例中，高阻状态下的充 放通路201的输出端(吸收或者提供)的电流很小，明显小于输入放大级101的偏置电流， 例如小于输入放大级101的偏置电流的一半。在一个实施例中，高阻状态下的充放通路201 的输出端提供或者吸收的电流小于10微安。在一个实施例中，高阻状态下的充放通路201 的输出端吸收或者提供的电流实质上为O微安。在其他的实施例中，当第一输入信号INl 与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值VTHl时，充放通路201的输出端可以提供或 者吸收一定的电流，只要此电流小于输入放大级101的吸收电流或者提供电流能力，充放 通路201的输出端提供或者吸收的电流就可以被输入放大级101吸收或者补充，从而避免 了电路误操作。
当第二输入信号IN2大于第一输入信号皿时，系统输出信号VOUT会降低(负向 转化)。此时，充放通路201监测第一输入信号INl与第二输入信号IN2，当输入放大级的 第二输入信号IN2与第一输入信号INl之差VIN21超过大于零的第二阈值VTH2时，充放通 路201的输出端为低侧晶体管QL的控制端提供一个快速充电通道，使其栅极电压(或者基 极电压)迅速升高，低侧晶体管QL快速导通并以较大电流对负载放电，使得低侧晶体管QL 的漏极(或者集电极)电压可以快速降低，从而提高了系统输出信号VOUT的负向转换速 率。在一个实施例中，当第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值 VTHl，并且当第二输入信号IN2与第一输入信号INl之差VIN21小于第二阈值VTH2时(或 者说，第一输入信号INl介于“第二输入信号IN2与第二阈值VTH2之差”和“第二输入信号 IN2与第一阈值VTHl之和”之间)，充放通路201的输出端呈高阻状态，以避免影响输入放 大级101的第一输出信号VOl或者输出放大级102的第一输入端。
当输入放大级101的第一输入端为电压放大系统300A的负输入端、输入放大级 101的第二输入端为电压放大系统300A的正输入端时,第一输入信号INl与第二输入信号 IN2之差VIN12大于第一阈值VTHl时，充放通路201的输出端为低侧晶体管QL的控制端提 供一个快速充电通道，低侧晶体管QL快速导通并以较大电流对负载放电，使得低侧晶体管 QL的漏极(或者集电极)电压可以快速降低，从而提高了系统输出信号VOUT的负向转换速率。第二输入信号IN2与第一输入信号INl之差VIN21大于第二阈值VTH2时，充放通路 201的输出端为低侧晶体管QL的控制端提供一个快速放电通道，使其栅极电压(或者基极 电压)迅速降低，低侧晶体管QL快速截止(关断)，使得低侧晶体管QL的漏极(或者集电 极)电压可以快速升高，从而提高系统输出信号VOUT的正向转换速率。第一阈值VTHl和 第二阈值VTH2可以相等，也可以不相等。在上述描述中，充放通路201既可以对输出放大 级102的第一输入端快速充电以提高其负向转化速率，也可以对输出放大级102的第一输 入端快速放电以提高其正向转化速率。在一些实施例中，充放通路201可以只对输出放大 级102的第一输入端快速充电以提高其负向转化速率，而无法对输出放大级102的第一输 入端快速放电。在另外一些实施例中，充放通路201可以只对输出放大级102的第一输入 端快速放电以提高其正向转化速率，而无法对输出放大级102的第一输入端快速充电。这 些替换、变形、其他实现方式同样适用与以下实施例。
根据本发明的一个实施例，如图3B所示，输出放大级102的低侧晶体管QL也可以 用PMOS晶体管或者PNP双极性晶体管实现。低侧晶体管QL具有第一端、第二端和控制端 (对应PMOS晶体管的源极、漏极和栅极，或者PNP双极性晶体管的发射极、集电极和基极)， 其源极(或者发射极)耦接至或者配置为输出放大级102的输出端，其漏极(或者集电极) 耦接至第一电势VI，其控制端耦接至或者配置为输出放大级102的第一输入端以接收输入 放大级的第一输出信号VOl。假定,输入放大级101的第一输入端为电压放大系统300A的 正输入端、输入放大级101的第二输入端为电压放大系统300A的负输入端，当第一输入信 号INl大于第二输入信号IN2时，系统输出信号VOUT会升高。此时，充放通路201监测第 一输入信号INl与第二输入信号IN2,当放大器的正端第一输入信号INl与第二输入信号 IN2之差VIN12大于第一阈值VTHl时，充放通路201的输出端为低侧晶体管QL的控制端提 供一个快速充通道，使其栅极电压(或者基极电压)迅速升高，使得低侧晶体管QL快速截 止，进而使得低侧晶体管QL的源极(或者发射极)电压可以快速升高，从而提高了正向转 换速率。当第二输入信号IN2大于第一输入信号INl时,系统输出信号VOUT会降低。充放 通路201监测当第一输入信号INl与第二输入信号IN2,当第二输入信号IN2与第一输入信 号INl之差VIN21大于第二阈值VTH2时，充放通路201的输出端为低侧晶体管QL的控制 端提供一个快速放电通道，使其栅极电压(或者基极电压)迅速降低，低侧晶体管QL快速 导通以大电流对负载放电，使得低侧晶体管QL的源极(或者发射极)电压可以快速降低， 从而提高了负向转换速率。
根据本发明的一个实施例，如图3C所示，输出放大级102包括:高侧晶体管QH(如 PMOS晶体管或者PNP双极性晶体管)，具有第一端、第二端和控制端(对应PMOS晶体管的漏 极、源极和栅极，或者PNP双极性晶体管的集电极、发射极和基极)，其第一端耦接至或者配 置为输出放大级102的输出端，其第二端耦接至第二电势V2，其控制端耦接至或者配置为 输出放大级102的第一输入端以接收输入放大级的第一输出端VOl。假定,输入放大级101 的第一输入端为电压放大系统300A的正输入端、输入放大级101的第二输入端为电压放大 系统300A的负输入端，当第一输入信号INl大于第二输入信号IN2时,系统输出信号VOUT 会升高(正向转化)。此时，充放通路201监测第一输入信号INl与第二输入信号IN2，当放 大器的正端第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12大于第一阈值VTHl时,充放 通路201的输出端为低侧晶体管QL的控制端提供一个快速放电通道，使其栅极电压(或者基极电压)迅速降低，低侧晶体管QL快速导通，使得低侧晶体管QL的漏极(或者集电极) 电压可以快速升高，从而提高系统输出信号VOUT的正向转换速率。当第二输入信号IN2时 大于第一输入信号INl,系统输出信号VOUT会降低(负向转化)。此时,充放通路201监测 当第一输入信号INl与第二输入信号IN2,当输入放大级的第二输入信号IN2与第一输入信 号INl之差VIN21大于第二阈值VTH2时，充放通路201的输出端为低侧晶体管QL的控制 端提供一个快速充电通道，使其栅极电压(或者基极电压)迅速升高，低侧晶体管QL快速 截止，使得低侧晶体管QL的漏极(或者集电极)电压可以快速降低，从而提高了系统输出 信号VOUT的负向转换速率。
如图3D所示，根据本发明的一个实施例的输出放大级102包括的高侧晶体管QH 也可以包括NMOS晶体管或者NPN双极性晶体管，第一晶体管Q2具有第一端、第二端和控 制端(对应NMOS晶体管的源极、漏极和栅极，或者NPN双极性晶体管的发射极、集电极和 基极)，其源极耦接至或者配置为输出放大级102的输出端，其漏极耦接至第二电势V2，其 控制端耦接至或者配置为输出放大级102的第一输入端以接收输入放大级的第一输出端 VOl。其工作原理可以参考对图3B所示的系统300B和图3C所示电压放大系统300C的描 述。
图4A示出根据本发明一个实施例的电压放大系统400A的示意电路图，电压放大 系统400A包括输入放大级101、输出放大级102和充放通路410。其中，充放通路410包括 第一失调比较器401和第一开关402。
第一失调比较器401具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端I禹接 至输入放大级101的第一输入端以接收第一输入信号IN1，其第二输入端耦接至输入放大 级101的第二输入端接收第二输入信号IN2，输出端提第一开关信号SW1，当第一输入信号 INl与第二输入信号IN2之差VIN12超过第一阈值VTHl时，第一失调比较器401的输出端 的电压发生翻转，从无效电平翻转为有效电平；第一开关402，具有第一端、第二端和控制 端，其第一端耦接至输出放大级102的第一输入端，其第二端耦接至第一电势VI，其控制端 耦接至第一失调比较器401的输出端。
如果采用NMOS作为开关，则低电平就是无效电平，而高电平则是有效电平；相反， 如果采用PMOS作为开关，则低电平就是有效电平，而高电平则是无效电平。根据开关的类 型，合理的选择一比较器401第一输入端/第二输入端作为正/负输入端或者负/正输入 端，或者在比较器的后级串联奇数个反相器，可以获得合乎本发明目的的有效电平和无效 电平。
第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值VTHl时，比较 器输出无效电平而使第一开关402保持截止，充放通路201不对电压放大系统的系统输出 VOUT产生影响。第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12大于第一阈值VTHl时，比 较器输出有效电平而使第一开关402导通,为输出放大级的第一输入端提供了放电通路。
图4B示出根据本发明一个实施例的电压放大系统400B的示意电路图，电压放大 系统400B包括输入放大级101、输出放大级102和充放通路420，其中充放通路420包括第 一失调比较器401和第一开关402。电压放大系统400B与电压放大系统400A的区别在于，
第一开关402的第二端耦接至第二电势V2，而非第一电势VI。因此，当第一输入 信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12大于第一阈值VTHl时，比较器输出有效电平而使第一开关402导通，为输出放大级的第一输入端提供了快速充放通路。
可以使用多种方法实现第一失调比较器401，例如将普通比较器输入级的两条支 路加入失配等手段。例如，图1C所示的放大器的100C可以作为比较器使用。一般情况下 晶体管N3与晶体管N4是匹配的晶体管，晶体管Pl与晶体管P2是匹配的晶体管(晶体管 N3与晶体管N4称为一组对管，晶体管Pl与晶体管P2也称为一组对管)，当第一输入信号 INl大于第二输入信号IN2时,放大器100C输出高电平；当第一输入信号INl小于第二输 入信号IN2时，放大器100C输出低电平。假定晶体管Pl与晶体管P2是匹配的晶体管，如 果晶体管N3的尺寸(沟道宽长比)大于晶体管N4，就需要更高的第一输入信号INl才能使 得晶体管N4流过与晶体管N3相同的电流，即第一输入信号INl要高于第二输入信号IN2 一个数值(例如第一阈值电压VTH1)才可以使得比较器100C发生翻转；如果晶体管N3与 晶体管N4是匹配的晶体管，晶体管P2的沟道宽长比大于晶体管P1，则晶体管P2的电流大 于晶体管P1，就需要更高的第一输入信号INl才能使得晶体管NI成功疏导晶体管P2的电 流，即第一输入信号INl要高于第二输入信号IN2 —个数值(例如第一阈值电压VTH1)才 可以使得比较器100C发生翻转。还可以在晶体管NI的源极串联一个小电阻，或者在晶体 管Pl的源极串联小电阻等手段获得第一失调比较器401。通过上述教导，本领域的不同技 术人员可以对各种比较器、放大器进行改进，实现第一失调比较器401。
根据上述教导，采用相同的方法改变比较器输入级的匹配，例如，“如果晶体管N3 的尺寸小于晶体管N4”或者“晶体管P2的宽长比小于晶体管P1”，可以获得“当第二输入信 号IN2与第一输入信号INl之差VIN21超过第二阈值VTH2时，第一失调比较器的输出端的 电压发生翻转，从无效电平翻转为有效电平”，并用比较器的输出去控制第一开关402，进而 提高电压放大系统的系统输出信号VOUT的转换速率。
图5A示出根据本发明一个实施例的电压放大系统500A的示意电路图，电压放大 系统500A包括输入放大级101、输出放大级102和充放通路510，其中充放通路510包括第 一失调产生装置4011、第一比较器4012和第一开关402。
第一失调产生装置4011和第一比较器4012是实现第一失调比较器401的一个实 施例。
第一失调产生装置4011包括输入端和输出端，其输入端耦接至输入放大级101的 第一输入端以接收第一输入信号INl,输出端提供第一失调电压V0S1。第一失调产生装置 4011将第一输入信号INl进行减法处理，即第一失调电压VOSl为第一输入信号INl与第一 阈值VTHl之差，SP:
VOSl = INl-VTHl (I)
第一比较器4012具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端稱接至第 一失调产生装置4011的输出端，其第二输入端耦接至输入放大级101的第一输入端以接收 第二输入信号IN2,输出端提供第一开关信号SWl。
根据公式(I)，第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值 VTHl时,第一失调电压VOSl小于第二输入信号IN2,即第一比较器402第一端的输入端电 压小于其第二端的输入端电压，比较器输出无效电平而使第一开关402保持截止，充放通 路201不对输出放大级102的第一输入端产生影响。第一输入信号INl与第二输入信号IN2 之差VIN12大于第一阈值VTHl时,第一失调电压VOSl大于第二输入信号IN2,即第一比较器4012第一输入端电压大于其第二输入端电压，比较器输出有效电平而使第一开关402导 通，为输出放大级102的第一输入端提供了快速放电通路。
如果电压放大系统500A的第一开关402的第二端还可以耦接至第二电势V2，而 非第一电势VI。因此，当第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12大于第一阈值 VTHl时,第一失调电压VOSl大于第二输入信号IN2,即第一比较器4012第一输入端电压大 于其第二输入端电压，比较器输出有效电平而使第一开关402导通，为输出放大级的第一 输入端提供了快速充电通路。
图5B示出根据本发明一个实施例的电压放大系统500B的示意电路图，电压放大 系统500B包括输入放大级101、输出放大级102和充放通路520，其中充放通路520包括第 二失调产生装置4013、第一比较器4012和第一开关402。
根据另外一个实施例，第一失调比较器401可以用第二失调产生装置4013和第一 比较器4012来实现。
电压放大系统500B与电压放大系统500A的区别在于:第二失调产生装置4013 包括输入端和输出端，其输入端耦接至输入放大级101的第二输入端以接收第二输入信号 IN2,输出端提供第二失调电压V0S2,第一失调电压V0S2为第二输入信号IN2与第一阈值 VTHl 之和，SP:
V0S2 = IN2+VTH1 (2)
根据公式(2),第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值 VTHl时,第一输入信号INl小于第二失调电压V0S2,即第一比较器4012第一输入端电压小 于其第二输入端电压，比较器输出无效电平而使第一开关402保持截止，充放通路201不对 电压放大系统500B的系统输出VOUT产生影响。当第一输入信号INl与第二输入信号IN2 之差VIN12大于第一阈值VTHl时,第一输入信号INl大于第二失调电压V0S2,即第一比较 器402第一输入端电压大于其第二输入端电压，比较器输出有效电平而使第一开关403导 通，为输出放大级的第一输入端提供了快速放电通路。
电压放大系统500B的第一开关402的第二端可以稱接至第二电势V2,而非第一电 势VI。因此，当第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12大于第一阈值VTHl时， 第一失调电压V0S2大于第二输入信号IN2,即第一比较器4012第一输入端电压大于其第二 输入端电压，第一比较器4012输出有效电平而使第一开关402导通，为输出放大级的第一 输入端提供了快速充电通路。
图6A示出根据本发明一个实施例的电压放大系统600A的示意电路图，电压放大 系统600A包括输入放大级101、输出放大级101和充放通路610，其中充放通路610包括第 一失调放大器601和第一二极管602。
第一失调放大器601具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端I禹接 至输入放大级101的第一输入端，其第二输入端稱接至输入放大级101的第二输入端,输出 端提第一充放信号ICHl，当第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12超过大于零 的第一阈值VTHl时，第一失调放大器601的输出端发生吸收电流到提供电流的功能转换。
第一二极管602具有阳极(第一端)和阴极(第二端)，其阴极耦接至输出放大级 101的第一输入端，其阳极耦接至第一失调放大器601的输出端。
第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值VTHl时(假定其第一端为同相端，其第二段为反相端)，第一失调放大器601具有吸收电流功能，由于二 极管的反向耦接，第一失调放大器601无法从输出放大级102的第一输入端吸收电流，从而 不会对电压放大系统产生影响。第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12大于第 一阈值VTHl时，第一失调放大器601具有提供电流功能，此电流通过耦接的第一二极管602 流入输出放大级102的第一输入端，为其提供了一个快速充电通路。
图6B示出根据本发明一个实施例的电压放大系统600B的示意电路图，电压放大 系统600包括输入放大级101、输出放大级101和充放通路620。电压放大系统600B与电 压放大系统600A的区别在于:
第一失调放大器603具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端I禹接 至输入放大级101的第一输入端，其第二输入端稱接至输入放大级101的第二输入端,输出 端提第二充放信号ICH2，当第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12超过大于零 的第一阈值VTHl时，第一失调放大器601的输出端发生提供电流到吸收电流的功能转换。
第一二极管602具有阳极(第一端)和阴极(第二端)，其阳极耦接至输出放大级 102的第一输入端，其阴极耦接至第一失调放大器601的输出端。
第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值VTHl时(假定 其第一端为反相端，其第二段为同相端)，假定第一失调放大器601具有提供电流功能，由 于二极管的反向耦接，第一失调放大器601的电流无法提供给输出放大级102的第一输入 端，从而不会对电压放大系统产生影响。第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12 大于第一阈值VTHl时,第一失调放大器601具有吸收电流功能,此第一失调放大器601通 过耦接的第一二极管602从输出放大级102的第一输入端吸收电流，为其提供了一个快速 放电通路。
可以使用多种方法实现第一失调放大器401，例如将普通放大器输入级的两条支 路加入失配等手段。例如，为图1C所示的放大器的100C引入相应的失配。一般情况下(在 晶体管N3与晶体管N4是匹配，体管Pl与晶体管P2是匹配)，当第一输入信号INl等于第 二输入信号IN2时放大器100C输出平衡,不吸收也不提供电流；当第一输入信号INl大于 第二输入信号IN2时，放大器器100C输出高电平，此时连接一个负载(阻性负载或者电势 或者电流源或者电压源)既可以对负载供电，因而称为具有提供电流功能；当第一输入信 号INl小于第二输入信号IN2时,放大器100C输出低电平,此时可以从其他负载吸收电流， 因而称为具有吸收电流功能。假定晶体管Pl与晶体管P2是匹配的晶体管，如果晶体管N3 的宽长比大于晶体管N4，就需要更高的第一输入信号INl才能使得晶体管N4流过与晶体 管N3相同的电流，即第一输入信号INl要高于第二输入信号IN2 —个数值(例如第一阈值 电压VTH1)才可以使得比较器100C从吸收电流功能转换为提供电流功能。如果晶体管N3 与晶体管N4是匹配的晶体管，晶体管P2的宽长比大于晶体管Pl是，则晶体管P2的电流大 于晶体管P1，就需要更高的第一输入信号INl才能使得晶体管NI流过更多的电流，即第一 输入信号INl要高于第二输入信号IN2 —个数值(例如第一阈值电压VTH1)才可以使得比 较器100C从吸收电流功能转换为提供电流功能。还可以在晶体管NI的源极串联一个小电 阻，或者在晶体管Pl的源极串联小电阻等手段获得第一失调比较器401。通过上述教导，本 领域的不同技术人员可以对各种放大器进行改进，实现第一失调放大器601。
根据上述教导，采用相同的方法改变比较器输入级的匹配，可以获得“当第二输入信号IN2与第一输入信号INl之差VIN21超过第二阈值VTH2时，输出端发生吸收或者提供 电流的功能转换的失调放大器的”，并用为输出放大级102的第一输入端提供充电或者放电 通路，进而提高电压放大系统的系统输出信号VOUT的转换速率。
图7A示出根据本发明一个实施例的电压放大系统700A的示意电路图，电压放大 系统700A包括输入放大级101、输出放大级102和充放通路710，其中充放通路710包括第 一失调产生装置4011、第一放大器6012和第一二极管602。
第一失调产生装置4011和第一放大器6012是实现第一失调放大器601的一个实 施例。
第一失调产生装置4011包括输入端和输出端,其输入端接收第一输入信号INl, 输出端提供第一失调电压V0S1，功能如公式(I)以及之前描述。
第一放大器6012具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端稱接至第 一失调产生装置4011的输出端，其第二输入端接收第二输入信号IN2,输出端提供第一充 放信号ICHl。
根据公式(I)，第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值 VTHl时,第一失调电压VOSl小于第二输入信号IN2,即第一放大器402第一输入端电压小 于其第二输入端电压(假定其第一端为同相端，其第二段为反相端)，第一放大器6012具有 吸收电流功能，由于第一二极管602的反向耦接，第一放大器6012无法从输出放大级102 的第一输入端吸收电流，从而不会对电压放大系统产生影响。第一输入信号INl与第二输 入信号IN2之差VIN12大于第一阈值VTHl时，第一放大器6012具有提供电流功能，此电流 通过耦接的第一二极管602流入输出放大级102的第一输入端，为其提供了一个快速充电 通路。
图7B不出根据本发明一个实施例的电压放大系统700B,电压放大系统700B包括 输入放大级101、输出放大级102和充放通路720，其中充放通路720包括第一失调产生装 置4011、第二放大器6013和第一二极管602，其中图7B的第一二极管602，具有阳极(第 一端)和阴极(第二端)，其阳极耦接至输出放大级102的第一输入端，其阴极耦接至第二 放大器6013的输出端。根据公式(I)，第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12 小于第一阈值VTHl时,第一失调电压VOSl小于第二输入信号IN2,即第一放大器402第一 输入端电压小于其第二输入端电压(假定其第一端为反相端，其第二段为同相端)，第二放 大器6013具有提供电流功能，由于第一二极管602的反向耦接，第二放大器60123无法为 输出放大级102的第一输入端提供电流,从而不会对电压放大系统产生影响。第一输入信 号INl与第二输入信号IN2之差VIN12大于第一阈值VTHl时，第二放大器6013具有吸收 电流功能，第二放大器6013通过第一二极管602从放大级102的第一输入端吸取电流，为 其提供了一个快速放电通路。
图7C示出根据本发明一个实施例的电压放大系统700C的示意电路图，电压放大 系统700C包括输入放大级101、输出放大级102和充放通路730，其中充放通路730包括第 二失调产生装置4013、第一放大器6012和第一二极管602。
第二失调产生装置4013和第一放大器6012是实现第一失调放大器601的一个实 施例。
第二失调产生装置4013，包括输入端和输出端，其输入端接收第二输入信号IN2，输出端提供第一失调电压V0S2，其功能如公式(2)和关于图5B的说明。
根据公式(2),第一输入信号INl与第二输入信号IN2之差VIN12小于第一阈值 VTHl时,第一失调电压VOSl小于第二输入信号IN2,即第一放大器402第一输入端电压小 于其第二输入端电压(假定其第一端为同相端，其第二段为反相端)，放大器具有吸收电流 功能，由于第一二极管602的反向I禹接,第一放大器6012无法从输出放大级102的第一输 入端吸收电流，从而不会对电压放大系统产生影响。第一输入信号INl与第二输入信号IN2 之差VIN12大于第一阈值VTHl时，第一失调放大器601具有提供电流功能，此电流通过耦 接的第一二极管602流入输出放大级102的第一输入端,为其提供了一个快速充放通路。
图7D示出根据本发明一个实施例的电压放大系统700D，电压放大系统700D包括 输入放大级101、输出放大级102和充放通路740，其中充放通路740包括第二失调产生装 置4013、第二放大器6013和第一二极管602。与图7C所示的系统700C的区别在于图7D的 第一二极管602，具有阳极(第一端)和阴极(第二端)，其阳极耦接至输出放大级102的 第一输入端，其阴极耦接至第二放大器6013的输出端。在此，不在叙述其工作过程。
图8示出根据本发明一个实施例的电压放大系统800的示意电路图，电压放大系 统800包括输入放大级101、输出放大级101和充放通路810，其中充放通路810包括第一 跨导级801和第一电流减法器802。
第一跨导级801具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端,其第一 输入端稱接至输入放大级101的第一输入端，其第二输入端稱接至输入放大级101的第二 输入端，其第一输出端和第二输出端分别提供第一电流信号Il和第二电流信号12，其中第 一电流信号Il和第二电流信号12之差112与第一输入信号INl和第二输入信号IN2之差 VIN12成正比；
第一电流减法器802具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端和第 二输入端分别接收所述第一电流信号Il和所述第二电流信号12，其输出端提供快速电流 信号IO对所述输出放大级的第一输入端充电或放电，所述快速电流信号IO与所述第一电 流信号Il与所述第二电流信号12之差112成正比。其中，所述第一跨导级801或者所述 第一电流减法器802的至少一组对管或者对阻为不匹配。
图9示出根据本发明一个实施例的电压放大系统900的示意电路图，电压放大系 统900包括输入放大级101、输出放大级101和充放通路910，其中充放通路910包括第一 跨导级901和第一电流减法器902。
第一跨导级901包括:第一电流源IBl，具有第一端和第二端，其第一输入端耦接 至第三电势V3，图9中，用短的横线表示第三电势；第一电阻R1，具有第一端和第二端，其 第二端耦接至第一电流源Il的第二端；第二电阻R2，具有第一端和第二端，其第二端耦接 至第一电流源Il的第二端；第一晶体管Q1，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接 至第一电阻Rl的第二端，其控制端耦接至输入放大级101的第一输入端；第二晶体管Q2， 具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至第二电阻R2的第二端，其控制端耦接至输 入放大级101的第二输入端；第三晶体管Q3，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接 至第一晶体管Ql的第一端，其第二端耦接至第四电势V4 (用三角符号表示第四电势V4)， 其控制端耦接至其第一端；第四晶体管Q4，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至 第二晶体管Q2的第一端，其第二端耦接至第四电势V4，其控制端耦接至其第一端；第五晶体管Q5，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至第四电势V4，其控制端耦接至其第三晶体管Q3的控制端；第六晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至第四电势V4，其控制端耦接至其第四晶体管Q4的控制端；第七晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第五晶体管Q5的第一端，其第二端耦接至第三电势V3，其控制端耦接至其第一端；第八晶体管Q8，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第六晶体管Q6 的第一端，其第二端耦接至第三电势V3，其控制端耦接至其第一端；第九晶体管Q9，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供第一电流信号II，其第二端耦接至第三电势V3，其控制端耦接至第七晶体管Q7的控制端；以及第十晶体管Q10，具有第一端、第二端和控制端， 其第一端提供第二电流信号12，其第二端耦接至第三电势V3，其控制端耦接至第八晶体管 Q8的控制端。
第一电流减法器902包括:
第三电阻R3，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第九晶体管的第一端，其第二端耦接至第四电势V4 ;第四电阻R4，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第十晶体管QlO 的第一端，其第二端耦接至第四电势V4 ;第三放大器9021，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至第三电阻R3的第一端，其第二输入端耦接至第四电阻R4的第一端；第十一晶体管Q11，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至第四电阻R3的第一端，其控制端耦接至第三放大器9021的输出端，其中第十一晶体管Qll的电流为第三电流13;第十二晶体管Q12，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至第十晶体管QlO的第一端，其第二端耦接至第三电势，其控制端耦接至其第一端；以及第十三晶体管Q13，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供第一电流101，其第二端耦接至第三电势V3，其控制端耦接至第十二晶体管Q12的控制端。
在一个实施例中，第一电势等于第四电势，第二电势等于第三电势。
差分环路中的晶体管Ql和Q2,晶体管Q3和Q4,晶体管Q5和Q6,晶体管Q7和Q8, 晶体管Q9和Q10，具有相同或者相似的连接关系，这类晶体管称为对管，如晶体管Ql和Q2 称为一组对管，晶体管Q3和Q4称为一组对管。电阻Rl和R2，电阻R3和R4也具有相同或者相似的连接关系，这类电阻称为对阻，如电阻Rl和R2称为一组对阻。
假定第一跨导级901器件是匹配的(即第一跨导级901对阻和对管都是匹配的)， 则可以得到，
权利要求
1.一种电压放大系统,包括: 输入放大级，具有第一输入端、第二输入端和第一输出端，其第一输入端接收第一输入信号，其第二输入端接收第二输入信号； 输出放大级，耦接于第一电势和第二电势之间，具有第一输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述输入放大级的第一输出端，其输出端提供系统输出信号；以及 充放通路，具有第一输入端、第二输入端和第一输出端，其第一输入端稱接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，其第一输出端耦接至所述输出放大级的第一输入端，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过大于零的第一阈值时，所述充放通路对所述输出放大级的第一输入端放电或者充电。
2.根据权利要求1所述的电压放大系统，其中，当所述第二输入信号与所述第一输入信号之差超过大于零的第二阈值时，所述充放通路对所述输出放大级的第一输入端充电或者放电。
3.根据权利要求1所述的电压放大系统，其中，所述输出放大级包括， 第一功率管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至或者配置为所述输出放大级的输出端，其第二端耦接至第一电势或第二电势，其控制端耦接至或者配置为所述输出放大级的第一输入端，所述第一功率管包括NMOS晶体管或者NPN双极性晶体管或者PMOS晶体管或者PNP双极性晶体管。
4.根据权利要求1所述的电压放大系统，其中，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过所述第一阈值时，所述充放通路的输出端由高阻状态转换为吸收或者提供电流。
5.根据权利要求2所述的电压放大系统，其中，当所述第二输入信号与所述第一输入信号之差超过所述第二阈值 时，所述充放通路的输出端由高阻状态转换为提供或者吸收电流。
6.根据权利要求1或4所述的电压放大系统，其中，所述充放通路包括， 第一失调比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，输出端提供第一开关信号，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过所述第一阈值时，所述第一开关信号由无效电平翻转为有效电平；以及 第一开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述输出放大级的第一输入端，其第二端耦接至所述第一电势或者所述第二电势，其控制端耦接至所述第一失调比较器的输出端。
7.根据权利要求6所述的电压放大系统，其中，所述第一失调比较器包括: 第一失调产生装置，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述输入放大级的第一输入端，输出端提供第一失调电压，所述第一失调电压为所述第一输入信号与所述第一阈值之差；以及 第一比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述第一失调产生装置的输出端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，其输出端提供所述第一开关信号。
8.根据权利要求6所述的电压放大系统，其中，所述充放通路包括:第二失调产生装置，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，其输出端提供第二失调电压，所述第二失调电压为所述第二输入信号与所述第一阈值之和；以及 第一比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第二输入端耦接至所述第二失调产生装置的输出端，其第一输入端耦接至所述输入放大级的第一输入端，输出端提供所述第一开关信号。
9.根据权利要求1或4所述的电压放大系统，其中，所述充放通路包括:第一失调放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，输出端提第一充放信号，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过所述第一阈值时，所述第一失调放大器的输出端发生从吸收电流到提供电流的功能转换；以及 第一二极管，其阴极耦接至所述输出放大级的第一输入端，其阳极耦接至所述第一失调放大器的输出端。
10.根据权利要求1或4所述的电压放大系统，其中，所述充放通路包括: 第一失调放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，输出端提第一充放信号，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过所述第一阈值时，所述第一失调放大器的输出端发生从提供电流到吸收电流的功能转换；以及 第一二极管，其阳极耦接至所述输出放大级的第一输入端，其阴极耦接至所述第一失调放大器的输出端。
11.根据权利要求9所述的电压放大系统，其中，所述第一失调放大器包括: 第一失调产生装置，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述输入放大级的第一输入端，输出端提供第一失调电压，所述第一失调电压为所述第一输入信号与所述第一阈值之差；以及 第一放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述第一失调产生装置的输出端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，其输出端提供所述第一充放信号。
12.根据权利要求10所述的电压放大系统，其中，所述第一失调放大器包括: 第一失调产生装置，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述输入放大级的第一输入端，输出端提供第一失调电压，所述第一失调电压为所述第一输入信号与所述第一阈值之差；以及 第一放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述第一失调产生装置的输出端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，其输出端提供所述第一充放信号。
13.根据权利要求9所述的电压放大系统，其中，所述第一失调放大器包括: 第一失调产生装置，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，输出端提供第二失调电压，所述第二失调电压为所述第二输入信号与所述第一阈值之和；以及 第一放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第二输入端稱接至所述第二失调产生装置的输出端，其第一输入端耦接至所述输入放大级的第一输入端，其输出端提供所述第一充放信号。
14.根据权利要求10所述的电压放大系统，其中，所述第一失调放大器包括:第一失调产生装置，具有输入端和输出端，其输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，输出端提供第二失调电压，所述第二失调电压为所述第二输入信号与所述第一阈值之和；以及第一放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第二输入端稱接至所述第二失调产生装置的输出端，其第一输入端耦接至所述输入放大级的第一输入端，其输出端提供所述第一充放信号。
15.根据权利要求1或4所述的电压放大系统，其中，所述充放通路包括:第一跨导级，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端耦接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，其第一输出端和第二输出端分别提供第一电流信号和第二电流信号，其中所述第一电流信号与所述第二电流信号之差和所述第一输入信号与所述第二输入信号之差成正比； 第一电流减法器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端和第二输入端分别接收所述第一电流信号和所述第二电流信号，其输出端提供电流信号对所述输出放大级的第一输入端充电或放电，所述电流信号与所述第一电流信号与所述第二电流信号之差成正比；其中，所述第一跨导级或者所述第一电流减法器的至少一组对管或者对阻为不匹配。
16.根据权利要求15所述的电压放大系统，其中，所述第一跨导级包括:第一电流源，具有第一端和第二端，其第一输入端耦接至第三电势；第一电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源的第二端；第二电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源的第二端；第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第一电阻的第二端， 其控制端耦接至所述输入放大级的第一输入端；第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第二电阻的第二端， 其控制端耦接至所述输入放大级的第二输入端；第三晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第一晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至其第一端；第四晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第二晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至其第一端；第五晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至所述第三晶体管的控制端；第六晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至所述第四晶体管的控制端；第七晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第五晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至其第一端； 第八晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第六晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至其第一端；第九晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述第一电流信号，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至所述第七晶体管的控制端；以及第十晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述第二电流信号，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至所述第八晶体管的控制端；所述第一电流减法器包括:第三电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第九晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势；第四电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第十晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势；第三放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述第三电阻的第一端，其第二输入端耦接至所述第四电阻的第一端；第十一晶体管，具有 第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第四电阻的第一端，其控制端耦接至所述第三放大器的输出端；第十二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第十一晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至其第一端；以及第十三晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述电流信号，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至所述第十二晶体管的控制端。
17.根据权利要求15所述的电压放大系统，其中，所述第一跨导级包括:第二电流源，具有第一端和第二端，其第一输入端耦接至第三电势；第五电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第二电流源的第二端；第六电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第二电流源的第二端；第十四晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第五电阻的第二端，其控制端耦接至所述输入放大级的第一输入端；第十五晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第六电阻的第二端，其控制端耦接至所述输入放大级的第二输入端；第十六晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第十四晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至其第一端；第十七晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第十五晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至其第一端；第十八晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述第二电流信号，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至所述第十六晶体管的控制端；以及第十九晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述第一电流信号，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至所述第十七晶体管的控制端；所述第一电流减法器包括:第七电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第十八晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第三电势；第八电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第十九晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第三电势；第四放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述第七电阻的第一端，其第二输入端耦接至所述第八电阻的第一端；第二十晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第七电阻的第一端，其控制端耦接至所述第四放大器的输出端；第二十一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第二十晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至其第一端；以及第二十二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述电流信号，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至所述第二十一晶体管的控制端。
18.—种电压放大系统,包括:输入放大级，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端接收第一输入信号，其第二输入端接收第二输入信号；输出放大级，I禹接于第一电势和第二电势之间，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述输入放大级的第一输出端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输出端，其输出端提供系统输出信号，所述输出放大级包括，第一功率管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至或者配置为所述输出放大级的输出端，其第二端耦接至所述第一电势，其控制端耦接至或配置为所述输入放大级的第一输入端，所述第一功率管包括NMOS晶体管或者NPN双极性晶体管；第二功率管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至或者配置为所述输出放大级的输出端，其第二端耦接至所述第二电势，其控制端耦接至或配置为所述输入放大级的第二输入端，所述第二功率管包括PMOS晶体管或者PNP双极性晶体管；以及其中，所述电压放大系统还包括充放通路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端耦接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，其第一输出端耦接至所述输出放大级的第一输入端，其第二输出端耦接至所述输出放大级的第二输入端，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过大于零的第一阈值时，所述充放通路对所述输出放大级的第一输入端和第二输入端放电；当所述第二输入信号与所述第一输入信号之差大于零的第二阈值时，所述充放通路对所述输出放大级的第一输入端和第二输入端充电。
19.根据权利要求18所述的电压放大系统，其中，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过大于零的第一阈值时，所述充放通路的第一输出端和第二输出端由高阻状态转换为吸收电流；当所述第二输入信号与所述第一输入信号之差超过大于零的第二阈值时，所述充放通路的第一输出端和第二输出端由高阻状态转换为提供电流。
20.根据权利要求18所述的电压放大系统，其中，所述充放通路包括:第一失调比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，输出端提供第一开关信号，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过所述第一阈值时，所述第一开关信号由无效电平翻转为有效电平；第一开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述输出放大级的第一输入端，其第二端耦接至所述第一电势，其控制端耦接至所述第一失调比较器的输出端；第二开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述输出放大级的第二输入端，其第二端耦接至所述第一电势，其控制端耦接至所述第一失调比较器的输出端；第二失调比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，输出端提供第二开关信号，当所述第二输入信号与所述第一输入信号之差超过所述第二阈值时，所述第二开关信号由无效电平翻转为有效电平；第三开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述输出放大级的第一输入端，其第二端耦接至所述第二电势，其控制端耦接至所述第二失调比较器的输出端；以及第四开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述输出放大级的第二输入端，其第二端耦接至所述第二电势，其控制端耦接至所述第二失调比较器的输出端。
21.根据权利要求18所述的电压放大系统，其中，所述充放通路包括:第一失调放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，输出端提第一充放信号，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过大于零的第一阈值时，所述第一失调放大器的输出端发生从提供电流到吸收电流的功能转换；第一二极管，具有阴极和阳极，其阳极耦接至所述输出放大级的第一输入端，其阴极耦接至所述第一失调放大器的输出端；第二二极管，具有阴极和阳极，其阳极耦接至所述输出放大级的第二输入端，其阴极耦接至所述第一失调放大器的输出端；第二失调放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，输出端提第一充放信号，当所述第二输入信号与所述第一输入信号之差超过大于零的第二阈值时，所述第二失调放大器的输出端发生从吸收电流到提供电流的功能转换；第三二极管，具有阴极和阳极，其阴极耦接至所述输 出放大级的第一输入端，其阳极耦接至所述第二失调放大器的输出端；以及第四二极管，具有阴极和阳极，其阴极耦接至所述输出放大级的第二输入端，其阳极耦接至所述第二失调放大器的输出端。
22.根据权利要求18所述的电压放大系统，其中，所述充放通路包括充电通路与放电通路，所述充电通路包括:第一电流源，具有第一端和第二端，其第一输入端耦接至第三电势；第一电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源的第二端；第二电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一电流源的第二端；第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第一电阻的第二端， 其控制端耦接至所述输入放大级的第一输入端；第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第二电阻的第二端， 其控制端耦接至所述输入放大级的第二输入端；第三晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第一晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至其第一端；第四晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第二晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至其第一端；第五晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至所述第三晶体管的控制端；第六晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至所述第四晶体管的控制端；第七晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第五晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至其第一端；.第八晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第六晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至其第一端；第九晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述第一电流信号，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至所述第七晶体管的控制端；第十晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述第二电流信号，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至所述第八晶体管的控制端；第三电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第九晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势；第四电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第十晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势；第三放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端稱接至所述第三电阻的第一端，其第二输入端耦接至所述第四电阻的第一端；第十一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第四电阻的第一端，其控制端耦接至所述第三放大器的输出端；第十二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第十一晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至其第一端；第十三晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端所述输出放大级的第一输入端，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至所述第十二晶体管的控制端；以及第二十三晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述输出放大级的第二输入端，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至所述第十二晶体管的控制端； 所述放电通路包括:第二电流源，具有第一端和第二端，其第一输入端耦接至第三电势；第五电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第二电流源的第二端；第六电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第二电流源的第二端；第十四晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第五电阻的第二端，其控制端耦接至所述输入放大级的第一输入端；第十五晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第六电阻的第二端，其控制端耦接至所述输入放大级的第二输入端；第十六晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第十四晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至其第一端；第十七晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第十五晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至其第一端；第十八晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述第二电流信号，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至所述第十六晶体管的控制端；第十九晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述第一电流信号，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至所述第十七晶体管的控制端；第七电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第十八晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第三电势；第八电阻，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第十九晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第三电势；第四放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述第七电阻的第一端，其第二输入端耦接至所述第八电阻的第一端；第二十晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第二端耦接至所述第七电阻的第一端，其控制端耦接至所述第四放大器的输出端；第二十一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第二十晶体管的第一端，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至其第一端；以及第二十二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端提供所述电流信号，其第二端耦接至所述第四电势，其控制端耦接至所述第二十一晶体管的控制端；以及第二十四晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述输出放大级的第二输入端，其第二端耦接至所述第三电势，其控制端耦接至所述第二十二晶体管的控制端。
全文摘要
公开了一种电压放大系统，包括输入放大级，具有第一输入端、第二输入端和第一输出端，其第一输入端接收第一输入信号，其第二输入端接收第二输入信号；输出放大级，耦接于第一电势和第二电势之间，具有第一输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述输入放大级的第一输出端，其输出端提供系统输出信号；充放通路，其第一输入端耦接至所述输入放大级的第一输入端，其第二输入端耦接至所述输入放大级的第二输入端，其第一输出端耦接至所述输出放大级的第一输入端，当所述第一输入信号与所述第二输入信号之差超过大于零的第一阈值时，所述充放通路对所述输出放大级的第一输入端放电或者充电，以提高所述系统输出信号的转换速率。
文档编号H03F3/45GK103138693SQ20131002051
公开日2013年6月5日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者王锐 申请人:成都芯源系统有限公司