高增益、高回转速率放大器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开一般地涉及电路，更特别地涉及用于高增益、高回转速率放大器的方法和
目.ο
【背景技术】
[0002]差分放大器放大(例如，扩大，提高，等等)差分信号(例如，两个节点之间测量为相等且相反的信号)。放大信号的因子称为放大器增益，是放大器增大信号从输入到输出的功率或幅值的能力的度量。增益是有限的，且取决于输入信号的频率。在低频下，增益最大，通常随着频率提高而成指数下降，并且在通常称为单位增益频率的频率下值为1。通常，对于以给定技术实现的放大器，放大器增益和最大带宽的乘积是常数。结果，放大器的设计通常涉及到高增益和高带宽之间的妥协。
[0003]当放大器的输入变化过快时，放大器的转换速率放缓输出，其中放大器的转换速率是在每单位时间内输出电压的最大变化速率(例如，表示为每秒的伏特数)。对于大的输入阶输出电压随时间而变化通常称为“回转”。一般地，放大器的回转速率随着增益增大而减小，导致增益与回转速率之间的权衡(例如，增益越高，回转速率越低，反之亦然)。较高的回转速率是放大器的期望特性；同样，高增益也是放大器的期望特性；然而，放大器通常不能设计为既提供高回转速率，又提供高增益。
[0004]一种实现高增益、高回转速率放大器的机制涉及到，将正电流反馈电路添加到具有电阻负载的标准差分放大器中。反馈电路的环路增益配置为比整体小且被控制以确保整个单元的稳定性。负载电阻器连接在供给极与差分放大器的输出之间，并且与将其电流反馈施加给输出的两个电流源并联地安装。高增益、高回转速率放大器的另一实现包括与辅助高功率放大器结合的主放大器，该辅助高功率放大器仅在主要期间内才被激活，在该主要期间内要求极高的回转速率。
[0005]在又一实现中，既具有高增益又具有高回转速率的缓冲电路是利用高增益、低回转速率放大器和具有三个单独的运行阶段的开关网络来实现的。在第一阶段，放大器的输出与负载隔离以允许放大器的输出电压更快速地达到其最终电压电平(例如，达到高回转速率)。在第二阶段中，开关网络将放大器输出引线与负载输入引线耦合，其中放大器将负载输入引线处的电压驱动到基本等于输入信号电压的电压(例如，实现高增益)。在第三阶段中，开关网络将放大器与负载隔离且将负载的输入引线与地电位源耦合以将负载的输入引线快速地回转到地电位。
【发明内容】
[0006]本公开一般地涉及用于高增益、高回转速率放大器的方法和装置。在示例性的实施方案中，具有高增益和高回转速率的放大器被提供且包括:一对输入晶体管，输入电压施加到所述一对输入晶体管上；一对二极管连接负载，其与所述输入晶体管耦合；至少一对电流源，其与所述二极管连接负载耦合；以及偏置控制器，其配置为关断所述至少一对电流源以实现所述放大器的高回转速率以及接通所述至少一对电流源以实现放大器的高增益。在具体的实施方案中，电流源包括晶体管，所述偏置控制器控制到电流源的偏压，所述偏压被驱动成关断所述电流源的电源电压(VDD)或地(GND)。
【附图说明】
[0007]图1是示出高增益、高回转速率放大器的示例性的实施方案的简化电路图；
[0008]图2是示出高增益、高回转速率放大器的另一示例性的实施方案的简化电路图；
[0009]图3是示出高增益、高回转速率放大器的实施方案的实施例细节的简化电路图；
[0010]图4是示出可以与高增益、高回转速率放大器的实施方案相关联的实施例操作的简化流程图；
[0011]图5是示出可以与高增益、高回转速率放大器的实施方案相关联的其他实施例操作的简化流程图；
[0012]图6是示出可以与高增益、高回转速率放大器的实施方案相关联的另外的实施例操作的简化流程图；以及
[0013]图7是示出可以与高增益、高回转速率放大器的实施方案相关联的另外的实施例操作的简化流程图。
【具体实施方式】
[0014]图1是示出高增益、高回转速率放大器10的简化框图。放大器10包括输入晶体管MNP 12和MNN 14，输入电压Vin+和Vin-分别施加到输入晶体管MNP 12和MNN 14上。MNP12和MNN 14连接到有效地充当二极管连接负载的晶体管MPP 16和MPN 18。使用二极管连接晶体管作为有源负载提供了低增益，二极管连接负载会消耗电压净空(从而产生输出电压摆动、电压增益和输入共模范围之间的权衡);然而，二极管连接负载具有低的阻抗并且能够使得放大器回转更快。
[0015]在一般意义上，放大器的增益通常表示为Av= G?XR。，其中G?是输入器件的跨导(例如，器件的输出端子处的电流变化与输入端子处的电压变化之比)，&是输入器件所看到的负载阻抗(例如，如果电路具有定义明确的输出端子，则连接到输出端子的电路为负载；在一般的意义上，阻抗是电路对施加电压时的电流提出抵抗的度量)。如本文所使用的，术语“器件”是指电路的有源电气组件，包括晶体管和二极管(在一般的意义上，该术语通常用于“有源”组件，例如，晶体管，而不是“无源”组件，例如电阻器)。当R。增大时，放大器在整个输出范围内改变其输出，即回转的能力下降。
[0016]为实现较高的增益，MPP 16和MPN 18的跨导可以降低，例如，通过减小MPP 16和MPN 18的电流或纵横比(宽度与长度比(W/L))。然而，减小负载器件MPP 16和MPN 18的电流不可行，因为电流还对输入器件MNP 12和MNN 14供电。MPP 16和MPN 18的纵横比可以减小；但是，减小纵横比会提高负载器件MPP 16和MPN 18的漏极-源极电压(VDS)，导致输入器件MNP 12和MNN 14失去饱和。
[0017]因为二极管连接负载MPP 16和MPN 18消耗了电压净空，可以通过电流源MPIP 20和MPIN 22来提供输入晶体管MNP 12和MNN 14的偏置电流的部分。例如，如果MPIP 20和MPIN 22载有MNP 12和MNN 14的漏极电流的大部分，则通过MPP 16和MPN 18的电流成比例地减小，可能减小MPP 16和MPN 18的跨导。因此，与不具有电流源MPIP 20和MPIN22的情况相比，差分增益会较高。
[0018]而且，电流源MPIP 20和MPIN 22可以使得来自负载器件MPP 16和MPN 18的电流转向，使得负载器件MPP 16和MPN 18可以尺寸较小，而不影响输入器件MNP 12和MNN 14的饱和。电流源MPIP 20和MPIN 22的栅极可以被驱动到适合的偏压(VBIASp)以使能作为电流源工作。(偏置是一种为建立正确的工作条件而在电路的各个点处建立预定电压或电流的方法；一些器件可能要求稳态(DC)电流或电压来正确地工作，即使它们处理模拟(AC)电流或电压，施加到它们上的AC信号叠加在DC偏置电流或电压之上。)
[0019]具有电流源MPIP 20和MPIN 22的较高增益会导致回转速率下降，回转速率下降是因为当输入端子看到较大的电压变化时电流源MPIP 20和MPIN 22为输出节点提供较低的用