一种ab类推挽放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种放大器，尤其涉及一种具有自我偏压（self bias)的AB类推挽放 大器。
【背景技术】
[0002] 参见图1，其为现有的AB类推挽放大器示意图。AB类推挽放大器100包括：一电流 源、一输入级（input stage) 110、镜射级（mirror stage) 120、转换级（transfer stage) 130 与输出级（output stage) 140。其中，电流源包括一晶体管Mpbias,其源极连接至一电源电 压Vdd、栅极接收一偏压电压Vbias、漏极连接至节点a。再者，根据输入的偏压电压Vbias， 电流源可提供一定电流（constant current) Is。
[0003] 输入级110由晶体管Mpl与晶体管Mp2组成差动对（differential pair)。晶体 管Mpl源极连接至节点a、栅极接收第一输入电压Vinl、漏极连接至节点b ;晶体管Mp2源 极连接至节点a、栅极接收第二输入电压Vin2、漏极连接至节点c。
[0004] 镜射极120包括晶体管Mnl与晶体管Mn2。晶体管Mnl漏极与栅极连接至节点b、 源极连接至接地电压Gnd ;晶体管Mn2漏极与栅极连接至节点c、源极连接至接地电压Gnd。
[0005] 转换级130包括晶体管Mn3与晶体管Mp3。晶体管Mn3栅极连接至节点b、源极连 接至接地电压Gnd,且晶体管Mn3与晶体管Mnl形成一第一电流镜（current mirror);晶体 管Mp3栅极与漏极连接至晶体管Mn3的漏极。
[0006] 输出级140包括晶体管Mn4与晶体管Mp4。晶体管Mn4栅极连接至节点c、源极连 接至接地电压Gnd、漏极连接至输出端Vout，且晶体管Mn4与晶体管Mn2形成一第二电流 镜；晶体管Mp4栅极连接至晶体管Mp3的栅极、源极连接至电源电压Vdd、漏极连接至输出 端Vout,且晶体管Mp3与晶体管Mp4形成一第三电流镜。
[0007] 基本上，由第一输入电压Vinl与第二输级电压Vin2的控制，输入级110可将电流 源之定电流Is分为第一电流II与第二电流12,且11+12 = Is。
[0008] 假设晶体管Μη 1与晶体管Mn2尺寸相同；晶体管Mn2与晶体管Mn4尺寸相同；晶体 管Mp3与晶体管Mp4尺寸相同。贝U第一电流镜与第三电流镜可将第一电流II转换为AB类 推挽放大器的上拉电流（pull up current) Iup，亦即Iup = II ;而第二电流镜可将第二电 流12转换为AB类推挽放大器的下拉电流（pull down current)Idown，亦即Idown = 12。
[0009] 当第一输入电压Vinl大于第二输入电压Vin2时，第一电流II为零，且第二电流 12等于电流源提供之定电流Is。因此，AB类推挽放大器的上拉电流Iup等于零，下拉电流 Idown等于定电流Is。因此，输出电压Vout会转变为接地电压Gnd(第二准位）。
[0010] 当第一输入电压Vinl小于第二输入电压Vin2时，第二电流12为零，且第一电流 II等于电流源提供之定电流Is。因此，AB类推挽放大器的下拉电流Idown等于零，上拉电 流Iup等于定电流Is。因此，输出电压Vout会转变为电源电压Vdd(第一准位）。
[0011] 显然图1的AB类推挽放大器输出端Vout的上拉电流Iup与下拉电流Idown的大 小由电流源所决定。当电流源所提供的定电流Is决定后，即决定上拉电流Iup与下拉电流 Idown的大小。因此，输出端Vout的电压转动率（slewrate)无法有效地提升。
[0012] 参看图2，其为现有的另一 AB类推挽放大器示意图。此AB类推挽放大器在以下期 刊中公开："A low-dropout regulator for SoC with Q-reduction"，IEEE J. Solid-State circuit, vol. 42, no. 3, pp. 658-664, Mar. 2007. 6〇
[0013] 此AB类推挽放大器200包括：一电流源、一输入级210、偏压级（bias stage) 220、 转换级230与输出级240。其中，电流源、输入级210、转换级230与输出级240与图1相同， 不再赘述。
[0014] 偏压极220包括晶体管Mnl与晶体管Mn2。晶体管Mn2漏极与栅极连接至节点C、 源极连接至接地电压Gnd ;晶体管Mnl漏极连接至节点b、源极连接至接地电压Gnd、闸级连 接至晶体管Mn2的栅极。因此，晶体管Mn2与晶体管Mn4形成第一电流镜，晶体管Mp3与晶 体管Mp4形成第二电流镜。而晶体管Mnl形成一放大电路（amplifying circuit)。
[0015] 假设晶体管Mn2与晶体管Mn4尺寸相同；晶体管Mp3与晶体管Mp4尺寸相同。则 第一电流镜可将第二电流12转换为AB类推挽放大器的下拉电流Idown，亦即Idown = 12。
[0016] 当第二输入电压Vin2大于第一输入电压Vinl时，第一电流11约等于电流源提供 的定电流Is。再者，第一电流II作为放大电路（晶体管Mnl)的偏压电流（bias current)， 使得节点b的电压为II X (1/gmnl)，其中为晶体管Mnl的转导值（transconductance)。再 者，节点b的电压输入晶体管Mn3栅极，使得晶体管Mn3产生一第三电流13,且13>11。而 经由第二镜射电路，使得AB类推挽放大器的上拉电流Iup等于第三电流13。因此，输出电 压Vout会转变为电源电压Vdd (第一准位）。
[0017] 当第二输入电压Vin2小于第一输入电压Vinl时，第一电流II为零，且第二电流 12等于电流源提供之定电流Is。因此，AB类推挽放大器的下拉电流Idown等于定电流Is, 上拉电流Iup等于零。因此，输出电压Vout会转变为接地电压Gnd(第二准位）。
[0018] 由上述说明可知，图2所示现有AB类推挽放大器输出端Vout的上拉电流Iup大 于定电流Is。因此，图2的AB类推挽放大器输出端Vout可产生较大的上拉电流Iup，并有 效地提升上拉驱动强度（pull up driving strength)。然而，由于下拉电流Idown仍旧等 于定电流Is,因此无法改善下拉驱动强度（pull down driving strength)。
【发明内容】
[0019] 本发明的目的在于提出一种AB类推挽放大器，其可改善AB类推挽放大器的上拉 驱动强度与下拉驱动强度。
[0020] 本发明提供一种AB类推挽放大器，包括：一电流源，产生一定电流；一输入级，接 收所述定电流、一第一输入电压与一第二输入电压，并输出一第一电流至一第一节点以及 输出一第二电流至一第二节点，其中，所述第一电流加上所述第二电流等于所述定电流；一 自我偏压级，包括：一第一晶体管，具有一漏极连接至所述第一节点，一栅极连接至所述第 二节点；一第二晶体管，具有一漏极连接至所述第二节点，一栅极连接至所述第二节点；一 第三晶体管，具有一漏极连接至所述第一晶体管的一源极，一源极接收一第一供应电压，一 栅极连接至所述第一节点；以及，一第四晶体管，具有一漏极连接至所述第二晶体管的一源 极，一源极接收所述第一供应电压，一栅极连接至所述第一节点；一转换级，具有一第一端 连接至所述第一节点，以及一第二端；以及一输出级，包括：一第五晶体管，具有一栅极连 接至所述转换级的所述第二端，一源极接收一第二供应电压，一漏极连接至一输出端；以及 一第六晶体管，具有一栅极连接至所述第二节点，一源极接收所述第一供应电压，一漏极连 接至所述输出端。
[0021 ] 由上述的说明可知，本发明提出的AB类推挽放大器，其自我偏压级可改善AB类推 挽放大器的上拉驱动强度与下拉驱动强度。
【附图说明】
[0022] 图1为现有AB类推挽放大器示意图。
[0023] 图2为现有另一 AB类推挽放大器示意图。
[0024] 图3为本发明AB类推挽放大器的第一实施例。
[0025] 图4A至图4C为自我偏压级320的各种等效电路示意图。
[0026] 图4D为本发明AB类推挽放大器中相关信号示意图。
[0027] 图5A至图5C为本发明第一实施例连接一补偿电路示意图。
[0028] 图6为本发明AB类推挽放大器的第二实施例。
[0029] 【符号说明】
[0030] 100、200、300、600 :AB 类推挽放大器
[0031] 110、210、310、610 :输入级
[0032] 120 :镜射级
[0033] 130、230、330、630 :转换级
[0034] 140、240、340、640 :输出级
[0035] 220 :偏压级
[0036] 320、620 :自我偏压级
[0037] 355 :补偿电路
【具体实施方式】
[0038] 参看图3,其为本发明AB类推挽放大器的第一实施例。AB类推挽放大器300包 括：一电流源、一输入级310、自我偏压级（self-bias stage) 320、转换级330与输出级 340。其中，电流源包括一晶体管MPbias，其源极连接至一电源电压Vdd、栅极接收一偏压 电压Vbias、漏极连接至节点a。再者，根据输入的偏压电压Vbias，电流源可提供一定电流 (constant current)Is〇
[0039] 输入级310由晶体管MP1与晶体管MP2组成差动对。晶体管MP1源极连接至节点 a、栅极接收第一输入电压Vinl、漏极连接至节点b ;晶体管MP2源极连接至节点a、栅极接 收第二输入电压Vin2、漏极连接至节点c。
[0040] 自我偏压级320包括晶体管丽1、晶体管丽2、晶体管丽3与晶体管MN4。晶体管 丽1漏极连接至节点b、栅极连接至节点c ;晶体管丽2漏极连接至节点c、闸级连接至晶体 管丽1的栅极；晶体管丽3漏极连接至晶体管丽1的源极、源极连接至接地电压Gnd、栅极 连接至节点b ;晶体管MN4漏极连接至晶体管丽2的源极、源极连接至接地电压Gnd、闸级连 接至晶体管丽3的栅极。
[0041] 转换级330包括晶体管丽5与晶体管MP3。晶体管丽5栅极连接至节点b、源极连 接至接地电压Gnd ;晶体管MP3栅极与漏极连接至晶体管MN5的漏极，源极连接至电源电压 Vdd〇
[0042] 输出级340包括晶体管MN6与晶体管MP4。晶体管MN6栅极连接至节点c、源极连 接至接地电压Gnd、漏极连接至输出端Vo