低供给AB类输出放大器的制作方法

本申请要求2016年6月30日提交的题为“lowsupplyclassaboutputamplifier(低供给ab类输出放大器)”的美国专利申请第15/199,564号的优先权，其通过引用其整体结合于此以用于所有目的。

背景技术：

针对模拟设计将功率放大器电路分类为a、b、ab和/或c。具有a类输出的放大器包括始终保持导通的有源元件，因此使用100％的输入信号。相反，具有b类输出的放大器包括承载输入信号的每个周期的当前的一半并且就输入信号的另一半被关闭的有源元件，因此使用50％的输入信号。具有ab类输出的放大器具有导通超过时间的一半的至少两个有源元件。由此，ab类是a类和b类的中间体。随着技术节点拓展到更小的尺寸，功率供给vdd继续下降，这使得设计具有ab类输出的高速、低vdd并且低功率的操作放大器变得更加困难。

附图说明

从以下给出的具体实施方式并从本公开的各实施例的附图将更全面地理解本公开的实施例，然而这些实施例不应当被理解为将本公开限于特定实施例，而是仅用于解释和理解。

图1图示出根据本公开的一些实施例的低电压ab类输出单侧感测放大器。

图2图示出根据本公开的一些实施例的具有可修剪(trim-able)电流感测的低电压ab类输出单侧感测放大器。

图3图示出根据本公开的一些实施例的低电压ab类输出差分放大器。

图4a图示出根据本公开的一些实施例的图3的ab类输出单侧感测放大器的部分，示出了当vbat为正时的电流流动。

图4b图示出根据本公开的一些实施例的图3的ab类输出单侧感测放大器的部分，示出了当vbat为负时的电流流动。

图5图示出根据本公开的一些实施例的具有系统性的偏移消除装置的低电压ab类输出单侧感测放大器。

图6图示出根据本公开的一些实施例具有ab类输出放大器的射频(rf)装置的前端。

图7图示出根据一些实施例的具有低电压ab类输出放大器的智能设备或计算机系统或soc(芯片上系统)。

具体实施方式

一些实施例描述了具有ab类偏置的ab类输出放大器，该ab类偏置产生能以低vdd供给电压操作的高速、高线性度操作放大器。在一些实施例中，ab类输出放大器包括电流感测回路，其用于调节差分输入放大器的两个n型侧的输出静态电流，同时电阻器用于对来自第一级放大器的输出(例如，差分输入级)的ac(交流)信号进行电平移位。在一些实施例中，ab类输出放大器包括具有静态电流的p型输出级，该静态电流由共模反馈环路(cmfl)调节，其中附加的翻转电流源被添加到每个电平移位电阻器的底部。由此，ab类电池电压翻转极性以进一步允许vdd供给降低。根据各实施例的描述，其他技术效果将是显而易见的。

在下列描述中，讨论了众多细节，以提供对本公开的实施例的更全面的解释。然而，将对本领域的技术人员显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实施本公开的实施例。在其他实例中，以框图形式，而不是详细地示出公知的结构和设备，以避免使本公开的实施例变得模糊。

注意，在实施例对应的附图中，信号用线来表示。一些线可以较粗，以指示更多成份信号路径，和/或在一个或多个末端处具有箭头，以指示主要信息流动方向。此类指示不旨在是限制性的。相反，结合一个或多个示例性实施例来使用线，以促进对电路或逻辑单元的更加容易的理解。如由设计需要或偏好所规定，任何所表示的信号都可实际包括可以在任何一个方向上行进并可利用任何合适类型的信号方案来实现的一个或多个信号。

贯穿说明书及在权利要求书中，术语“连接的”意指所连接的物体之间的电气、机械、或磁性的无需任何中介设备的直接连接。术语“耦合的”意指所连接的物体之间的直接电气、机械、或磁性连接或者通过一个或多个无源或有源中介设备的间接连接。术语“电路”或“模块”可指被布置成彼此协作以提供所期望的功能的一个或多个无源和/或有源组件。术语“信号”可指至少一个电流信号、电压信号、磁信号、或数据/时钟信号。“一”、“一个”和“该”的含义包括复数引用。“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”。

术语“基本上”、“接近”、“近似”、“附近”以及“大约”一般指在目标值的+/-10％之内(除非以其他方式指定)。除非以其他方式指定，否则使用序数词“第一”、“第二”及“第三”等对常见的对象的描述，仅指示相同对象的不同的实例正在被引用，而不旨在暗示如此所描述的对象在排序方面或以任何其他方式无论在时间上、在空间上必须按给定次序。

为了本公开的目的，短语“a和/或b”和“a或b”意指(a)、(b)或(a和b)。为了本公开的目的，短语“a、b、和/或c”意指(a)、(b)、(c)、(a和b)、(a和c)、(b和c)或(a、b和c)。

为了实施例的目的，各电路、模块和逻辑块中的晶体管是金属氧化物半导体(mos)晶体管，mos晶体管包括漏极、源极、栅极和体端子。晶体管还包括三栅极晶体管和鳍式场效应晶体管、栅极全包围圆柱形晶体管、隧穿fet(tfet)、方形线或矩形带状晶体管或实现晶体管功能的其他器件，如碳纳米管或自旋电子器件。mosfet对称的源极端子和漏极端子，即它们是完全相同的端子并且在此处被可互换地使用。另一方面，tfet器件具有非对称源极端子和漏极端子。本领域技术人员将理解，其他晶体管(例如，双极面结形晶体管——bjtpnp/npn、bicmos、cmos、efet等)可被使用，而不背离本公开的范围。

图1图示出根据本公开的一些实施例的低电压ab类输出单侧感测放大器100。在一些实施例中，放大器100包括差分输入级，该差分输入级具有如所示耦合在一起的n型晶体管mninm(mn入m)、mn(mn入p)、mnnbias(mnn偏置)以及p型晶体管mpa和mnb。晶体管mpa和mpb由第一偏置电压(例如，vcmfb，共模反馈信号)偏置。晶体管mnnbias形成由第二偏置电压vnbias(vn偏置)偏置的电流源。尽管图1图示出单侧感测级，但完整的方法请是具有在图1中示出的一侧的差分放大器。使用vcmfb，因为完整的放大器是仅有一侧被绘制的差分放大器。因此，每一侧将具有单独的回路。每个回路可具有不同的偏移，因此正侧输出电流与负侧输出电流之间将存在较大变化。vcmfb使用放大器来感测(两个单侧部分的)两个输出并调节共模。

为了不使实施例模糊，未示出用于vnbias和vpbias(vp偏置)的偏置生成器，但可针对该目的使用任何合适的偏置生成器。n型晶体管mninm和mninp是分别接收输入电压vinm(v入m)和vinp(v入p)的差分输入晶体管。此处，节点n1(示出为大圆)是差分输入级的输出。贯穿本公开，节点名称和信号名称可互换地使用。例如，取决于句子的上下文，vdd可指代供给节点vdd或在该节点上提供的功率供给vdd。

在一些实施例中，放大器100的输出驱动级包括p型晶体管m1和m2以及n型晶体管m3和m4，其中，晶体管m2经由公共节点voutp(v出p)与晶体管m4串联地耦合，并且其中，voutp是放大器100的输出端子。如以上所讨论，完整的放大器包括另一单侧级(以形成差分级)，并且该单侧级提供其他输出voutn(v出n)(在图3中示出)。返回参考图1，在一些实施例中，晶体管m1和m2是匹配的对，使晶体管m1和m2成比率以用于电流倍增(例如，1:a，其中‘a’是大于1的倍增因子)。

此处，术语"匹配"是一般指两个器件的所绘制的布局之间的布局相似性的专门术语。当两个器件的布局匹配时，它们在每个方面或布局比率方面具有完全相同的绘制布局。在一些情况下，通过将要匹配的器件放置在具有较大尺寸的晶体管的中间也可以实现工艺变化上的匹配。例如，第一布局的第一器件的尺寸(宽度和/或长度)可以比第二布局的第二器件小十倍，其中第一设备以1:10的比率与第二设备匹配。

在一些实施例中，晶体管m3和m4是匹配的对，使晶体管m1和m2成比率以用于电流倍增(例如，1:a，其中‘a’是大于1的倍增因子)。在一些实施例中，晶体管m1和m2的栅极端子耦合至节点n2(示出为大圆)。在一些实施例中，晶体管m3和m4的栅极端子耦合至节点n1(也示出为大圆)。在一些实施例中，晶体管m3和m4的源极端子耦合至地(vss)。在一些实施例中，晶体管m1和m2的源极端子耦合至供给(vdd)。

在一些实施例中，提供由vpbias(与vnbias分开)偏置的p型晶体管m8。任何已知的偏置生成器可用于生成偏置信号vpbias。在一些实施例中，p型晶体管m8具有耦合至vdd的源极端子和耦合至节点n2的漏极端子。在一些实施例中，一对补偿电容器ccomp和电阻器rcomp(它们串联地耦合在一起)耦合至输出节点voutp和节点n1。该电容器ccomp和电阻器rcomp能以任何合适的方式实现。例如，电容器ccomp可以被实现为基于晶体管的电容器、金属电容器、或金属电容器和基于晶体管的电容器的组合。电阻器rcomp也可以被实现为晶体管(例如，在线性区域中操作的晶体管)、金属或多晶硅电阻器、或晶体管和金属/多晶硅电阻器的组合。在一些实施例中，电容器ccomp和电阻器rcomp被连接至节点n2而不是节点n1。在一些实施例中，电容器ccomp和电阻器rcomp由分数划分，以使得一个分数(例如，50％)的ccomp和rcomp耦合至节点n1而另一分数(例如，50％)的ccomp和rcomp耦合至节点n2。

在一些实施例中，提供耦合至节点n1和n2的电阻器件rbat。电阻器件rbat能以任何合适的方式实现。例如，电阻器件rbat可以被形成为晶体管(例如，在线性区域中操作的晶体管)、金属或多晶硅电阻器、或晶体管和金属/多晶硅电阻器的组合。在一些实施例中，提供包括电流镜的电流感测级。在一些实施例中，电流感测级包括如所示耦合在一起的n型晶体管m5、m6和m7以及p型晶体管m9和m10。在一些实施例中，补偿电容器cc耦合至电流镜和接地(vss)。

在一些实施例中，电流镜包括耦合至晶体管m7的二极管连接的晶体管m6，其中，晶体管m7的尺寸比晶体管m6的尺寸大‘b’倍(例如，1:b的比率)。由此，通过晶体管m7的电流可以比通过晶体管m6的电流大‘b’倍。在一些实施例中，b的增益产生反馈系统内的增益以使输出电流更准确。通过在电流镜中具有该增益b，通过晶体管m6的电流几乎变为零，因为晶体管m5取得电流2isense(2i感测)，该电流将输出电流设置为iout(i出)。在一些实施例中，晶体管m10是二极管连接的并且耦合至晶体管m9。在一些实施例中，晶体管m9和m10是匹配的晶体管。在一些实施例中，当使得晶体管为大尺寸时，它们更容易匹配并且在它们参数(例如，阈值电压、尺寸等)上展示较少的系统性变化。电流镜中具有更大尺寸的晶体管有助于准确地设置输出电流。在一些情况下，当电流镜的晶体管不大时，在输出电流iout中产生误差。

在一些实施例中，晶体管m9和m10的源极端子耦合至vdd。在一些实施例中，晶体管m9的漏极端子耦合至二极管连接的晶体管m6和晶体管m5。在一些实施例中，晶体管m10的漏极端子耦合至晶体管m3的漏极端子。在一些实施例中，m7的漏极端子耦合至节点n2和电阻rbat。在一些实施例中，p型晶体管m8(由vpbias偏置)耦合至节点n2和功率供给vdd。

在一些实施例中，放大器100的最坏情况净空(headroom)要求为一个vgs和两个vdsat(注意，绘制了差分放大器的单侧，“至另一侧”指示产生voutm(v出m)输出的负侧)在一些实施例中，由匹配的p型晶体管对m1和m2来感测静态电流iout+iac。此处，感测电流isense为(iout+iac)/a。在一些实施例中，n型晶体管对m3和m4提供电流2isense，该晶体管对具有由电流镜(例如，晶体管m9和m10)反转的感测电流并且该感测电流被添加到电流放大器的输入端(例如，晶体管m6的漏极/栅极端子)中。

注意，根据一些实施例，该反转电流镜可以具有大尺寸以用于良好匹配，以及长‘l’以用于减小的信道长度调制，而不使放大器高速信号路径内的任何关键路径降负载。此处，p型和n型感测侧的组合被称为差分放大器结构的单侧感测。另一单侧感测在与放大器100的该单侧感测组合时，形成如图3中所示的差分ab类输出放大器。通过组合两个单侧级，实现差分侧感测，该差分侧感测是更准确的，因为仅存在一个感测回路。(注意，图1、图2和图3都是差分输入/输出放大器的部分或完整图示。)

返回参考图1，在一些实施例中，电流感测级(或放大器)与‘b’的增益一起使用，该增益放大晶体管m6中的误差电流。该误差电流是在晶体管m5中设置的期望的2iout(2i出)与从晶体管m1和m3测量的电流2isense之间的δ(或差)。在一些实施例中，晶体管m7递送调节电流以恰当地向上偏置包括晶体管m2和m4的具有跨电阻器rbat的电压降的输出级。随后由vbat实现(跨电阻器rbat的电压)ab类动作，并且来自差分输出级的ac信号跨rbat从节点n1电平移位至节点n2。

在一些实施例中，当n型晶体管(例如，晶体管m4)的输出栅极源极电压vgsn小于vdd减去p型晶体管(例如，晶体管m2)的输出栅极源极电压时，跨电阻器件rbat产生正vbat。例如，当vgsn<(vdd-vsgp)时，跨节点n1到节点n2的电压为正。由此，调节环路对于正确设置电压降vbat没有问题(例如，没有来自晶体管m8的iflip电流的帮助)。

此处，调节回路包括感测晶体管m1和m3、反转通过m3的电流以消除iac的电流镜m9和m10、以及晶体管m5、m6和m7，这些器件闭合回路以调节电流拉动从而降低跨电阻器rbat的电压vbat。在一些实施例中，当vgsn＝(vdd-vsgp)时，在电阻器rbat上不存在拉动的电流，并且因此vbat为零。在一些实施例中，iflip电流闭合调节器回路并且使该回路稳定。

在供给vdd有工艺拐角变化(processcornervariance)或减小的情况下，其中n型晶体管栅极源极电压vgsn高于vdd减去p型晶体管栅极源极电压(例如，vgsn>(vdd-vsgp))，晶体管m8提供附加电流iflip，其允许调节回路调节负vbat。如参考图4a-图4b所描述，来自晶体管m8的该iflip(i翻转)电流可以创建跨节点n2至n1的电压的上升，从而解决了vbat是否需要翻转极性的问题。由此，使用装置100在低vdd下以高速实现ab类输出。装置100中的各晶体管之间的电路连接性降低了传统高速ab类输出放大器的复杂度，并且进一步产生了改善的线性度。

图2图示出根据本公开的一些实施例的具有可修剪电流感测的差分放大器的低电压ab类输出单侧感测级200。指出，图2中的具有与任何其他附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件能以与所描述的方式类似的任何方式操作或起作用，但不被限制于此。为了不使各实施例模糊，讨论了图2与图1之间的差异。此处，图1的晶体管m5以可调谐的n型晶体管m5a代替。在一些实施例中，可调谐的m5a是并联地耦合在一起的晶体管组。在一些实施例中，多总线信号(例如，trim(修剪))用于调整调节晶体管m5a的电流驱动强度。例如，trim总线用于并联地导通/断开晶体管，这些晶体管一起形成晶体管m5a组。在一些实施例中，(trim总线的)trim位的设置在制造时经由熔丝或寄存器来设置。在一些实施例中，针对不同的供给vdd电压水平动态地设置(trim总线的)trim位。在一些实施例中，当输出负载电阻改变时，输出级也可以被修剪(例如，晶体管的尺寸可以被调制)。在一些实施例中，如果负载正在改变，则动态地动态执行修剪的过程。在一些实施例中，对于放大器的不同的操作模式和速度发生修剪的过程。例如，通过增加晶体管m5a和mnnbias的尺寸，放大器更快地操作。

图3图示出根据本公开的一些实施例的低电压ab类输出差分放大器300。指出，图3中的具有与任何其他附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件能以与所描述的方式类似的任何方式操作或起作用，但不被限制于此。放大器300示出具有共同差分输入放大器级(晶体管mninm、mninp、mpa、mpb和mnnbias)和电流感测级(晶体管m5、m6、m7、m9和m10)的图1的“另一侧”。

在一些实施例中，提供负输出(voutm)的“另一侧”包括n型晶体管m77，其与晶体管m7表现相同，但耦合至第二电池电阻器r1bat。在一些实施例中，“另一侧”包括耦合至接点n22的n型晶体管m33和m44，并且分别与晶体管m3和m4表现相同。在一些实施例中，“另一侧”包括p型晶体管m88和m22，其分别与晶体管m8和m2表现相同。

在一些实施例中，放大器300感测放大器的差分输出voutp和voutm的两侧上的输出电流iout。例如，放大器300感测在操作放大器级内通过晶体管m4和m44的输出电流iout。在一些实施例中，放大器300通过匹配m3和m33来以isense+iac/a(i感测+iac/a)和isense-iac/a(i感测-iac/a)对电流进行采样。随后在晶体管m3和m33的漏极处组合电流，这导致ac电流被消除，并且仅2isense/a电流被传递至电流镜晶体管m10和m9。在一些实施例中，电流镜晶体管m10和m9随后反转2isense/a电流，其随后从晶体管m5/m6中的电流被减去，并且然后利用比率为1：b的晶体管m7再次镜像。

在一些实施例中，当iac+与iac-的减法结果不为零时，在opamp(操作放大器)的输出voutm和voutp内产生共模误差，该共模误差通常较小并且被后续级拒绝。此处，后续级是例如，放大器、模数转换器(adc)、比较器等，这些级在放大器之前。在一些实施例中，调节回路仅调节n型输出。该调节回路调节晶体管m4和m44。在一些实施例中，产生vcmfb回路的cmfb回路由p型输出来调节。差分对输入中的cmfb环路分别通过节点n1/n11处的电压来设置p型输出晶体管m2/m22。

图4a图示出图3的ab类输出单侧感测放大器的部分400。部分400图示出根据本公开的一些实施例具有匹配的晶体管m3/m4具有n型感测的差分感测，示出了当vbat为正时的电流流动。图4b图示出根据本公开的一些实施例的图1的ab类输出单侧感测放大器的部分420，示出了当vbat为负时的电流流动。要指出的是，图4a-图4b中具有与任何其他附图的元件相同附图标记(或名称)的那些元件能以与所描述方式类似的任何方式来操作或起作用，但不限于此。图4a-图4b图示出在不同的使用情况下偏置如何与正vbat和翻转的vbat联用。

在图4a中，当n型栅电压vgsn低于p型器件的vdd-vsgp时，示出正vbat。在此情况下，翻转电流iflip完全导向接地，并且调节电流是从第一级(即差分输入级)提供的icmfb电流的总和，以降低电阻器rbat和iflip电流。此处，vin是耦合至节点n1的差分输入对级的输出。

在如图4b中翻转vbat的情况下，icmfb吸收电流iflip-δiflip，导致负vbat电压。根据一些实施例，为了保持ab类偏置的反馈功能，调整iflip的大小δiflip，以使得一些电流仍然流过ireg。在一些实施例中，当vbat极性翻转时，这意味着vgsn>vdd-vsgp。

图5图示出根据本公开的一些实施例的具有系统性的偏移消除装置的低电压ab类输出单侧感测放大器500。指出，图5中的具有与任何其他附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件能以与所描述的方式类似的任何方式操作或起作用，但不被限制于此。

当放大器的两个输入端被连接至同一电压(vdd/2)时，发生系统性偏移。如果不存在系统性偏移，则放大器的输出应当为vdd/2。如果系统性偏移未被消除，则可能存在到节点n2中的不匹配电流，其将提升n1并创建放大器的小偏移。在差分放大器中，vcmfb调节不匹配电流，因此该系统性偏移被移除。

与图1的放大器100相比，此处提供了附加晶体管，其包括n型晶体管mnflip和m6b以及p型晶体管m11和m12。此处，vcmfb被移除，因为这是单一输出放大器而非差分输出放大器。在一些实施例中，晶体管耦合至节点n1和地，并且由vnbias进行偏置。在一些实施例中，晶体管m11、m12和m6b一起形成电流镜，其中，晶体管m12将通过晶体管m11和m6b的电流镜像到节点n1上。

根据一些实施例，由于差分实现方式依赖于源自放大器500的差分输入级或从放大器500的差分输入级吸收的电流，将四个附加晶体管(mnflip、m6b、m11和m12)添加在放大器500中，以消除由调节器回路创建的系统性偏移。根据一些实施例，对于设置输出电流，调节器回路与参考图1-图4所讨论的那些相同。此处，通过使用附加晶体管，注入节点n1的电流与从节点n2移除的电流相匹配。在一些实施例中，如实线灰色箭头路径所示，提供iflip的路径以从节点n1拉出，因此来自晶体管m8的iflip可以流过电阻器件rbat，上升并且随后流到接地(vss)。在一些实施例中，将来自晶体管m12的ireg复制到节点n1中，因此ireg可以流过电阻器件至节点n2，由此移除由ireg创建的偏移。该电流路径以虚线灰色箭头路径图示。在一些实施例中，调节回路创建它们自己的电流，该电流被电阻器rbat拉过(参见例如虚线灰色箭头路径)。

图6图示出根据本公开的一些实施例具有ab类输出放大器的射频(rf)装置600的前端。指出，图6中的具有与任何其他附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件能以与所描述的方式类似的任何方式操作或起作用，但不被限制于此。

装置600接收输入信号并生成数字流作为同相(i)和正交(q)信号，分别为douti和doutq。在该示例中，输出信号douti和doutq是15位的温度码(thermometercoded)信号。然而，实施例不限于此。更少或更多的位可用于douti(d输出i)和doutq(d输出q)。此处，节点名称和信号名称被互换地使用。例如，取决于句子的上下文，术语“douti”可以指同相节点或该节点上的信号。

在一些实施例中，装置600包括：天线601、低噪声放大器(lna)602、混频器603a和603b、移相器604、低通滤波器(r1-c1和r2-c2)、dac605a(dac-a)和605b(dac_b)、过载检测器(od)606a和606b、环路滤波器607a和607b，adc608a和608b，以及偏置生成器609a和609b。

在一些实施例中，天线601可包括一根或多根定向或全向天线，包括：单极天线、双极天线、环形天线、贴片天线、微带天线、共面波天线、或适合用于rf(射频)信号传输的其他类型的天线。在一些多输入多输出(mimo)实施例中，(多根)天线601被分开以利用空间分集。

在一些实施例中，lna602接收来自天线601的输入，并且将从天线601接收的弱信号转换为经放大的输出。用于lna的实现低噪声系数(nf)(例如，1db的nf)和高增益(例如，20db)的任何合适的设计可以用于实现lna602。

在一些实施例中，混频器603a和603b是切换混频器，其接收lna602的输出并将该输出的频率与本地振荡器(lo)频率及其相移版本(例如，由移位器604相移)混合。任何合适的混频器设计可以用于实现混频器603a和603b。在一些实施例中，混频器603a和603b的输出(即，ii和iq)由相应的滤波器(例如，r1-c1和r2-c2)进行滤波。

dac是将数字信号(例如，二进制或温度码)转换为模拟信号(例如，电流、电压或电荷)的装置。在实施例中，dac605a/b接收来自adc608a/b的数字信号，并向积分器607aa/bb的输入端提供电流。在一些实施例中，dac605a/b是脉冲宽度调制器dac。在一些实施例中，其他类型的dac可用于实现dac605a/b。例如，内插dac(也被称为过采样dac)、二进制加权dac(例如，开关电阻dac、开关电容dac、开关电流源dac)、r-2r梯形dac、温度计编码dac、分段dac等可用于实现dac605a/b。任何合适的dac可用于实现dac605a/b。

在一些实施例中，环路滤波器607a/b由积分器607aa/bb组成。在一些实施例中，积分器607aa/bb的数量确定滤波器的阶次并且可以按任何阶次序构建。通过调整环路滤波器607a/b中的积分器607aa/bb的数量，可以实现不同类型的传输功能。在此处的各实施例中，三阶环路低通滤波器被呈现为没有信号传输峰值。在一些实施例中，积分器607aa/bb被构建为有源rc(电阻器-电容器)积分器。在其他实施例中，其他类型的实现方式可用于构建积分器607aa/bb。

例如，gm-c积分器、无源rc积分器等可以用于构建积分器607aa/bb。在一些实施例中，环路滤波器607a/b的反馈机制是前馈机制。在其他实施例中，可以使用其他类型的反馈机制。例如，传统反馈或传统反馈和前馈路径的混合可以用于实现反馈路径滤波器607a/b。在一些实施例中，从积分器607aa/607bb的输入减去模拟信号(由dac605a和605b生成)。

adc是将连续物理量(例如，电压)转换为表示该物理量的幅度的数字数的设备。在一些实施例中，adc608a/b将环路滤波器607a/b的模拟输出转换为它们的对应数字表示。任何合适的adc可用于实现adc608a/b。例如，adc608a/b是下列各项中的一项：直接转换adc(用于闪存adc)、两步闪存adc、逐次逼近型adc(saradc)、斜坡比较adc、wilkinsonadc、积分adc、δ编码adc或反斜坡、流水线adc(也称为分级量化器)、三角积分(σδ)adc(也称为δσadc)、时间交错adc、具有中间fm级的adc或时间延长adc。出于解释各实施例的目的，adc608a/b被认为是闪存adc。

在一些实施例中，adc608a/b包括根据一些实施例的ab类输出放大器(例如，100、200、300和/或500)。在一些实施例中，在adc608a/b的环路滤波器中使用b输出放大器(例如，100、200、300和/或500)以构建积分器。环路滤波器可以是一阶或更高阶的。根据一些实施例，每一阶环路滤波器都是具有ab类输出放大器的积分器。例如，第5阶环路滤波器典型地具有5个积分器和5个ab类输出放大器。(注意，可能使第5阶环路滤波器具有仅3个积分器，其中两个积分器具有第二阶传输功能)。

在一些实施例中，od606a/b包括用于检测连续周期的adc608a/b的输入端处的过载状况的逻辑。例如，od606a/b将两个连续输入信号与dc608a/b进行比较，并判定是否存在过载状况。当分别在环路滤波器607a/b的积分器607aa/bb内发生过载时，进入到(积分器607aa/bb中的)每个积分器中的输入电流大于提供给环路滤波器607a/b的dac605a/b的反馈电流。。取决于输入信号，该更大的输入电流导致所有积分器输出潜入功率和/或接地电源轨(例如，分别为vdd和/或vss)。在一些实施例中，od606a/b检测轨道电平(即，vdd/vss电平)的至少两个连续输出周期(即，积分器馈电adc608a/b的输出)，以确定是否发生过载状况。

在一些实施例中，当过载状况发生时，设置信号“过载”以使得偏置生成器609a/b增加用于dac605a/b中的更高阶的dac的偏置电流。在一些实施例中，偏置生成器609a/b向dac605a/b提供恒定的偏置信号(例如，偏置电压或偏置电流)，以使得dac605a/b可以分别根据adc608a/b的输出来提供电流。根据一些实施例，分别在环路滤波器607a/b中的积分器607aa/bb的输入端处减去该电流。在一些实施例中，在(多个)过载状况期间，偏置生成器609a/b增加由较高阶dac(例如，dac2、dac3等)提供的电流，以抵消在过载的积分器607aa/bb的电容器中获得的额外电荷。在一些实施例中，通过增加由较高阶dac提供的电流，信号传输功能保持不变(即，由第一阶dac(例如，dac1)提供的电流不变)。

图7图示出根据一些实施例的具有低电压ab类输出放大器(例如，100、200、300和/或500)的智能设备或计算机系统或soc(芯片上系统)。指出，图7中的具有与任何其他附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件能以与所描述的方式类似的任何方式操作或起作用，但不被限制于此。

图7图示出移动设备的实施例的框图，其中可以使用平面接口连接器。在一些实施例中，计算设备2100表示移动计算设备，诸如计算平板、移动电话或智能电话、启用无线的电子阅读器、或其他无线移动设备。将会理解，某些组件被概示地示出，并且并非此类设备的所有组件都被示出在计算设备2100中。

在一些实施例中，根据所讨论的一些实施例，计算设备2100包括具有低电压ab类输出放大器(例如，100、200、300和/或500)的第一处理器2110。计算设备2100的其他块也可包括根据一些实施例的低电压ab类输出放大器(例如，100、200、300和/或500)。本公开的各实施例还可包括2170内的网络接口(诸如，无线接口)，使得系统实施例可被结合至无线设备(例如，蜂窝电话或个人数字助理)中。

在一个实施例中，处理器2110(和/或处理器2190)可以包括一个或多个物理设备，诸如微处理器、应用处理器、微控制器、可编程逻辑器件或其他处理装置。由处理器2110执行的处理操作包括操作平台或操作系统的执行，应用和/或设备功能在该操作平台或操作系统上被执行。处理操作包括与同人类用户或同其他设备进行的i/o(输入/输出)相关的操作、与功率管理相关的操作、和/或与将计算设备2100连接至另一设备相关的操作。处理操作还可包括与音频i/o和/或显示i/o相关的操作。

在一个实施例中，计算设备2100包括音频子系统2120，该音频子系统2120表示与向计算设备提供音频功能相关联的硬件(例如，音频硬件和音频电路)和软件(例如，驱动器、编解码器)组件。音频功能可以包括扬声器和/或头戴式耳机输出以及话筒输入。用于此类功能的设备可以被集成至计算设备2100中，或被连接至计算设备2100。在一个实施例中，用户通过提供由处理器2110接收并处理的音频命令来与计算设备2100进行交互。在一些实施例中，音频子系统2120包括具有用于检测过载并从过载恢复的装置的基于∑-δ调制器的adc。

显示子系统2130表示提供视觉和/或触觉显示以供用户与计算设备2100交互的硬件(例如，显示设备)和软件(例如，驱动器)组件。显示子系统2130包括显示接口2132，该显示接口2132包括用于向用户提供显示的特定屏幕或硬件设备。在一个实施例中，显示接口2132包括与处理器2110分开的、用于执行与显示相关的至少一些处理的逻辑。在一个实施例中，显示子系统2130包括向用户提供输出和输入两者的触摸屏(或触摸板)设备。在一些实施例中，显示子系统2130包括具有用于检测过载并从过载恢复的装置的基于∑-δ调制器的adc。

i/o控制器2140表示与同用户的交互相关的硬件设备和软件组件。i/o控制器2140可操作以管理作为音频子系统2120和/或显示子系统2130的部分的硬件。另外，i/o控制器2140图示出用于附加设备的连接点，该附加设备连接至计算设备2100，用户可通过计算设备2100与系统进行交互。例如，可被附连至计算设备2100的设备可包括话筒设备、扬声器或立体声系统、视频系统或其他显示设备、键盘或小键盘设备、或用于与特定应用一起使用的其他i/o设备(诸如，读卡器或其他设备)。

如以上所提到，i/o控制器2140可以与音频子系统2120和/或显示子系统2130进行交互。例如，通过话筒或其他音频设备的输入可以提供用于计算设备2100的一个或多个应用或功能的输入或命令。另外，音频输出可以被提供作为显示输出的替代或附加。在另一示例中，如果显示子系统2130包括触摸屏，则显示设备还充当可以至少部分地由i/o控制器2140管理的输入设备。在计算设备2100上还可以存在附加的按钮或开关，以提供由i/o控制器2140管理的i/o功能。

在一个实施例中，i/o控制器2140管理多个设备，诸如，加速度计、相机、光传感器或其他环境传感器、或者可以被包括在计算设备2100中的其他硬件。该输入可以是直接用户交互的部分，以及向系统提供环境输入以影响其操作(诸如，过滤噪声、调整显示器以进行亮度检测、应用相机的闪光灯或其他特征)。

在一个实施例中，计算设备2100包括功率管理2150，该功率管理2150管理电池功率使用、对电池的充电、以及与功率节省操作相关的特征。存储器子系统2160包括用于在计算设备2100中存储信息的存储器设备。存储器可以包括非易失性(如果到存储器设备的功率中断，则状态不改变)和/或易失性(如果到存储器设备的功率中断，则状态不确定)存储器设备。存储器子系统2160可以存储应用数据、用户数据、音乐、照片、文档或其他数据、以及与计算设备2100的应用和功能的执行相关的系统数据(不论是长期的还是暂时的)。根据一些实施例，存储器子系统2160可包括具有用于检测过载并从过载恢复的装置的基于∑-δ调制器的adc。

还提供实施例的要素作为用于存储计算机可执行指令(例如，用于实现本文中所讨论的任何其他过程的指令)的机器可读介质(例如，存储器2160)。该机器可读介质(例如，存储器2160)可包括但不限于闪存、光盘、cd-rom、dvdrom、ram、eprom、eeprom、磁卡或光卡、相变存储器(pcm)或适合用于存储电子指令或计算机可执行指令的其他类型的机器可读介质。例如，本公开的实施例可作为计算机程序(例如，bios)来下载，其可通过数据信号的方式经由通信链路(例如，调制解调器或网络连接)从远程计算机(例如，服务器)转移至请求计算机(例如，客户机)。

连接性装置2170包括用于使计算设备2100能够与外部设备通信的硬件设备(例如，无线和/或有线连接器和通信硬件)和软件组件(例如，驱动器、协议栈)。计算设备2100可以是诸如其他计算设备、无线接入点或基站之类的分开的设备，以及诸如头戴式设备、打印机之类的外围设备或者其他设备。

连接性装置2170可以包括多种不同类型的连接性装置。为了概述，图示出计算设备2100具有蜂窝连接性装置2172和无线连接性装置2174。蜂窝连接性装置2172一般是指由无线载波提供的蜂窝网络连接性装置，诸如经由gsm(全球移动通信系统)或其变型或衍生类型、cdma(码分多址)或其变型或衍生类型、tdm(时分复用)或其变型或衍生类型、或者其他蜂窝服务标准提供。无线连接性装置(或无线接口)2174是指不是蜂窝式的无线连接性装置，并且可以包括个域网(诸如，蓝牙、近场等)、局域网(诸如，wi-fi)和/或广域网(诸如，wimax)或其他无线通信。在一些实施例中，蜂窝连接性装置2172包括用于改善dac的线性度的装置。例如，蜂窝连接性装置2172包括具有低电压ab类输出放大器(例如，100、200、300和/或500)的图6的前端rf接收器。

返回参考图7，在一些实施例中，外围连接2180包括用于进行外围连接的硬件接口和连接器以及软件组件(例如，驱动器、协议栈)。将会理解，计算设备2100既可以是连接至其他计算设备的外围设备("至"2182)，也可具有连接至计算设备2100的外围设备("自"2184)。计算设备2100通常具有"对接"连接器以连接至其他计算设备，以用于诸如管理(例如，下载和/或上载、改变、同步)计算设备2100上的内容之类的目的。另外，对接连接器可以允许计算设备2100连接至某些外围设备，这些外围设备允许计算设备2100控制例如对视听或其他系统的内容输出。

除了专用对接连接器或其他专用连接硬件之外，计算设备2100还可以经由常见的或基于标准的连接器来建立外围连接2180。常见类型可以包括通用串行总线(usb)连接器(其可以包括数种不同硬件接口中的任何一种)、包括minidisplayport(微型显示端口)(mdp)的displayport(显示端口)、高清晰度多媒体接口(hdmi)、火线或其他类型。

说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、或“其他实施例”等的引用意指结合这些实施例所描述的特定特征、结构或特征被包括在至少一些实施例中，但不一定包括在所有实施例中。“实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”的各种出现不一定都指相同实施例。如果说明书陈述“可能”、“可以”或“能够”包括组件、特征、结构或特性，则不一定必须包括该特定组件、特征、结构或特性。如果说明书或权利要求书引用“一(a或an)”要素，则并不意指仅存在一个该要素。如果说明书或权利要求书引用“附加”要素，则不排除存在多于一个的该附加要素。

此外，可在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合特定特征、结构、功能或特性。例如，在与第一实施例和第二实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不相互排斥的任何情况下都可将第一实施例与第二实施例组合。

尽管结合本公开的特定实施例描述了本公开，但根据前面的描述，此类实施例的许多替代方案、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其他存储器架构(例如，动态ram(dram))可使用本文中所讨论的实施例。本公开的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的宽泛范围之内的所有此类替代方案、修改和变型。

另外，为了说明和讨论简单起见并且为了不使本公开模糊，在所呈现的附图内可以或可以不示出公知的到集成电路(ic)芯片和其他组件的功率/接地连接。进一步地，为了避免使本公开模糊，并且还考虑到关于此类框图布置的实现方式的细节很大程度上取决于将实现本公开的平台的事实，能以框图形式示出布置(即，此类细节完全应当在本领域技术人员的认知范围内)。在陈述特定细节(例如，电路)以描述本公开的示例实施例的情况下，对本领域普通技术人员应当显而易见的是，可以在没有这些特定细节或在这些特定细节的变型的情况下实施本公开。说明书因此被视为是说明性的而不是限制性的。

下列示例涉及进一步的实施例。可以在一个或多个实施例中的任何地方使用示例中的细节。本文中所描述的装置的所有任选特征也可相对于方法或过程来实现。

例如，提供了一种装置，该装置包括：差分输入放大级，包括电流源和第一节点；第一匹配晶体管对，耦合至第一节点，其中，该第一匹配对中的晶体管中的一个晶体管耦合至驱动级的输出节点；第二匹配晶体管对，耦合至第二节点以偏置该第二匹配晶体管对，其中，该第二匹配晶体管对中的晶体管中的一个晶体管耦合至驱动级的输出节点，并且其中，第二节点将根据电流源的第一偏置来充电；以及电阻器件，耦合至第一节点和第二节点。

在一些实施例中，该装置包括耦合至供给端子和第二节点的偏置晶体管，其中，该偏置晶体管根据第二偏置被偏置，该第二偏置不同于第一偏置。在一些实施例中，第一匹配晶体管对中的另一晶体管耦合至第一节点。在一些实施例中，装置包括：电容器，耦合至驱动级的输出节点；以及电阻器，与电容器串联地耦合，该电阻器也耦合至第一节点。在一些实施例中，装置包括耦合至第二节点的电流镜，其中，该电流镜包括：二极管连接晶体管；以及倍增晶体管，其中，该倍增晶体管耦合至第二节点。

在一些实施例中，装置包括并联地耦合至二极管连接晶体管的晶体管，其中，该晶体管具有根据差分输入放大级的电流源的第一偏置来偏置的栅极端子。在一些实施例中，该晶体管的驱动强度是可修剪的。在一些实施例中，装置包括第三对匹配的晶体管，该第三对匹配的晶体管包括：第一晶体管，耦合至电流镜中的二极管连接的晶体管；以及第二晶体管，该第二晶体管是二极管连接的并且耦合至第二匹配晶体管对中的另一晶体管。

在另一示例中，提供了一种系统，该系统包括：存储器；处理器，耦合至存储器；以及无线接口，用于允许处理器与另一设备进行通信，其中，该处理器包括根据以上所描述的装置的装置。

在另一示例中，提供了一种装置，该装置包括：放大器，能操作以提供ab类输出，其中，该放大器包括：差分放大器级，具有三个晶体管的堆叠，该差分放大器级包括供给节点与接地节点之间的电流源；以及电流传感器，耦合至驱动级，该电流传感器与该驱动级一起耦合至差分放大器级，其中，该电流传感器和该驱动级在供给节点与接地节点之间的堆叠中具有不多于两个晶体管。在一些实施例中，驱动级包括：第一匹配晶体管对，耦合至差分放大器级的第一节点，其中，该第一匹配对中的晶体管中的一个晶体管耦合至驱动级的输出节点；第二匹配晶体管对，耦合至第二节点以偏置该第二匹配晶体管对，其中，该第二匹配晶体管对中的晶体管中的一个晶体管耦合至驱动级的输出节点，并且其中，第二节点将根据电流源的第一偏置来充电。

在一些实施例中，装置包括电阻器件，该电阻器件耦合至第一节点和第二节点。在一些实施例中，电流传感器包括耦合至第二节点的电流镜，并且其中，该电流镜包括：二极管连接晶体管；以及倍增晶体管，其中，该倍增晶体管耦合至第二节点。在一些实施例中，装置包括并联地耦合至二极管连接的晶体管的晶体管，其中，该晶体管具有根据差分输入放大级的电流源的第一偏置来偏置的栅极端子。在一些实施例中，该晶体管的驱动强度是可修剪的。

在另一示例中，提供了一种系统，该系统包括：存储器；处理器，耦合至存储器；以及无线接口，用于允许处理器与另一设备进行通信，其中，该处理器包括根据以上所描述的装置的装置。

在另一示例中，提供了一种系统，该系统包括：天线；以及集成电路(ic)，耦合至该天线，该ic包括σ-δ(sigma-delta)调制器，该σ-δ调制器调制器包括：环路滤波器，具有至少两个积分器；以及模数转换器(adc)，用于将环路滤波器的输出量化为数字表示，该adc包括具有ab类输出的放大器，其中，该放大器包括：差分输入放大级，包括电流源和第一节点；第一匹配晶体管对，耦合至第一节点，其中，该第一匹配对中的晶体管中的一个晶体管耦合至驱动级的输出节点；第二匹配晶体管对，耦合至第二节点以偏置该第二匹配晶体管对，其中，该第二匹配晶体管对中的晶体管中的一个晶体管耦合至驱动级的输出节点，并且其中，第二节点将根据电流源的第一偏置来充电；以及电阻器件，耦合至第一节点和第二节点。

在一些实施例中，放大器包括耦合至供给端子和第二节点的偏置晶体管，其中，该偏置晶体管根据第二偏置来偏置，该第二偏置不同于第一偏置。在一些实施例中，第一匹配晶体管对中的另一晶体管耦合至第一节点。在一些实施例中，放大器包括耦合至第二节点的电流镜，其中，该电流镜包括：二极管连接的晶体管；以及倍增晶体管，其中，该倍增晶体管耦合至第二节点。在一些实施例中，放大器包括并联地耦合至二极管连接的晶体管的晶体管，其中，该晶体管具有根据差分输入放大级的电流源的第一偏置来偏置的栅极端子。

在一些实施例中，adc包括检测电路，该检测电路包括逻辑，该逻辑用于检测至少两个周期的环路滤波器的输出中的过载状况，并且其中，该逻辑用于生成指示是否检测到过载状况的指示符。在一些实施例中，σ-δ调制器包括至少两个数模转换器(dac)，其中，这些dac中的至少一个用于接收独立于检测电路的输出的偏置，并且其中，这些dac中的至少一个用于接收取决于检测电路的输出的偏置。在一些实施例中，放大器包括并联地耦合至二极管连接的晶体管的晶体管，其中，该晶体管具有根据差分输入放大级的电流源的第一偏置来偏置的栅极端子。在一些实施例中，该晶体管的驱动强度是可修剪的。在一些实施例中，装置包括第三对匹配的晶体管，该第三对匹配的晶体管包括：第一晶体管，耦合至电流镜中的二极管连接晶体管；以及第二晶体管，该第二晶体管是二极管连接的并且耦合至第二匹配晶体管对中的另一晶体管。

在另一示例中，提供了一种系统，该系统包括：天线；以及集成电路(ic)，耦合至该天线，该ic包括：环路滤波器，具有至少两个积分器；以及模数转换器(adc)，用于使环路滤波器的输出量化为数字表示，该adc包括具有ab类输出的放大器，其中，该放大器用于提供ab类输出，并且其中，该放大器包括：差分放大器级，具有三个晶体管的堆叠，该差分放大器级包括供给节点与接地节点之间的电流源；以及电流传感器，耦合至驱动级，该电流传感器与该驱动级一起耦合至差分放大器级，其中，该电流传感器和该驱动级在供给节点与接地节点之间的堆叠中具有不多于两个晶体管。

在一些实施例中，adc包括检测电路，该检测电路包括逻辑，该逻辑用于检测至少两个周期的环路滤波器的输出中的过载状况，并且其中，该逻辑用于生成指示是否检测到过载状况的指示符。在一些实施例中，σ-δ调制器包括至少两个数模转换器(dac)，其中，这些dac中的至少一个用于接收独立于检测电路的输出的偏置，并且其中，这些dac中的至少一个用于接收取决于检测电路的输出的偏置。在一些实施例中，驱动级包括：第一匹配晶体管对，耦合至差分放大器级的第一节点，其中，该第一匹配对中的晶体管中的一个晶体管耦合至驱动级的输出节点；第二匹配晶体管对，耦合至第二节点以偏置该第二匹配晶体管对，其中，该第二匹配晶体管对中的晶体管中的一个晶体管耦合至驱动级的输出节点，并且其中，第二节点将根据电流源的第一偏置来充电。

在一些实施例中，放大器包括电阻器件，该电阻器件耦合至第一节点和第二节点。在一些实施例中，电流传感器包括耦合至第二节点的电流镜，并且其中，该电流镜包括：二极管连接晶体管；以及倍增晶体管，其中，该倍增晶体管耦合至第二节点。在一些实施例中，放大器包括并联地耦合至二极管连接晶体管的晶体管，其中，该晶体管具有根据差分输入放大级的电流源的第一偏置来偏置的栅极端子。在一些实施例中，该晶体管的驱动强度是可修剪的。

提供了将允许读者弄清本技术公开的本质和主旨的摘要。应当理解，摘要将不用来限制权利要求的范围或含义。所附的权利要求由此被结合到具体实施方式中，每一项权利要求本身作为单独的实施例。