專利名稱：Ab類輸出級和包括ab類輸出級的放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例一般涉及操作AB類單位增益放大器、全差分運算放大器的緩沖器級以及相關(guān)的方法。
背景技術(shù)：
諸如單位增益緩沖器之類的AB類輸出級用在各種不同電路中，例如用于為運算放大器提供輸出緩沖器。較佳的是，這種單位增益緩沖器具有低失真，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低失真運算放大器。在一些單位增益緩沖器設(shè)計中，其中NPN和PNP雙極結(jié)型晶體管都是可用的， 已經(jīng)將單位增益緩沖器成功地實現(xiàn)為級聯(lián)互補雙極發(fā)射極跟隨器——通常稱為“0002”跟隨器或“鉆石”跟隨器。目前，在公開市場工廠的雙極工藝中，諸如硅鍺BiCMOS工藝之類的最高性能的互補雙極工藝不能容易地用于制造互補工藝雙極結(jié)型晶體管(即，NPN和PNP兩種晶體管)。 在任意情況下，在公開市場工廠雙極工藝中可用的NPN晶體管的性能比互補工藝晶體管要好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特定實施例涉及包括翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和發(fā)射極跟隨器的緩沖器級。翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器連接在高壓干線和低壓干線之間且包括輸入和輸出。發(fā)射極跟隨器也連接在高壓干線和低壓干線之間且包括輸入和輸出。電阻器將翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸出連接到發(fā)射極跟隨器的輸出。翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸入和發(fā)射極跟隨器的輸入連接在一起并提供緩沖器級的輸入。發(fā)射極跟隨器的輸出提供緩沖器級的輸出。緩沖器級用作AB類單位增益放大器。根據(jù)一實施例，翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和發(fā)射極跟隨器各自包括相同類型的晶體管，但均不包括相反類型的晶體管。例如，翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和發(fā)射極跟隨器各自包括NPN晶體管， 但均不包括PNP晶體管?；蛘撸D(zhuǎn)電壓跟隨器和發(fā)射極跟隨器各自包括PNP晶體管，但均不包括NPN晶體管緩沖器級還包括偏置發(fā)生器，該偏置發(fā)生器配置成對翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的至少一個晶體管和發(fā)射極跟隨器的至少一個晶體管進行偏置。根據(jù)一實施例，偏置發(fā)生器被實現(xiàn)為 DC電平移動器。本發(fā)明的特定實施例涉及包括一對緩沖器的差分緩沖器級。第一緩沖器接受第一輸入信號，且第二緩沖器接受第二輸入信號。第一和第二緩沖器中的每一個均包括以上述方式連接的翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和發(fā)射極跟隨器。另外，第一緩沖器可包括配置成對第一緩沖器內(nèi)的晶體管進行偏置的偏置發(fā)生器，且第二緩沖器可包括屬于它自己的配置成對第二緩沖器內(nèi)的晶體管進行偏置的偏置發(fā)生器。本發(fā)明的特定實施例涉及全差分運算放大器，包括跨導(dǎo)級、差分輸出緩沖器級和電壓增益級?？鐚?dǎo)級為運算放大器提供差分輸入。包括第一和第二緩沖器的差分輸出緩沖器級為運算放大器提供差分輸出。電壓增益級在跨導(dǎo)級和差分輸出緩沖器級之間。第一和第二緩沖器中的每一個均包括以上述方式連接的翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和發(fā)射極跟隨器，另外， 第一緩沖器可包括配置成對第一緩沖器內(nèi)的晶體管進行偏置的偏置發(fā)生器，且第二緩沖器可包括屬于它自己的配置成對第二緩沖器內(nèi)的晶體管進行偏置的偏置發(fā)生器。本發(fā)明內(nèi)容部分無意于概括本發(fā)明的所有實施例。根據(jù)下面給出的詳細說明、附圖以及權(quán)利要求，本發(fā)明的其他和替代實施方式以及特征、方面和優(yōu)點將變得更加顯而易見。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的AB類單位增益緩沖器。圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施例的差分輸出級。圖3示出包括圖2的差分輸出級的示例性運算放大器。圖4示出以全差分放大器(FDA)配置連接的圖3的運算放大器。圖5示出實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的示例性系統(tǒng)。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的AB類單位增益緩沖器的高級框圖。圖7是用來概括根據(jù)本發(fā)明某些實施例的方法的高級流程圖。圖8示出具有正不對稱性的可選跟隨器的示例。
具體實施例方式本發(fā)明的某些實施例涉及利用NPN晶體管而不使用任何PNP晶體管實現(xiàn)的快速、 低失真單位增益電壓緩沖器。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的AB類單位增益緩沖器102， 在下文中通常將其簡稱為緩沖器102。如圖1所示，緩沖器102包括并聯(lián)連接在高壓干線 (Vcc)和低壓干線(Vee)之間的翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器(FVF) 104和發(fā)射極跟隨器106。另外，緩沖器102被示為包括向FVF104和發(fā)射極跟隨器106提供偏置輸出的偏置發(fā)生器108。有時也稱為“白跟隨器”的FVF 104示為包括一對NPN晶體管Q4和Q5，且晶體管 Q5的集電極(在一個實施例中，通過電容器C19)連接至晶體管Q4的基極。電阻器R9連接在晶體管Q5的集電極和高壓干線(Vcc)之間以為FVF 104提供電流源。晶體管Q4的發(fā)射極連接至低壓干線(Vee)。晶體管Q5的基極提供FVF 104的輸入。晶體管Q5的發(fā)射極提供FVF 104的輸出。電容器C19將晶體管Q5的集電極電壓的高頻分量耦合到晶體管Q4 的基極，同時阻斷低頻分量。電容器C19還提供附加的瞬態(tài)或AC電流，用于通過驅(qū)動晶體管Q4和Q43的基極來吸收負載電流。另外，晶體管Q4的基極接收偏置發(fā)生器108的輸出。 在實施例中，偏置發(fā)生器108在輸入端接受晶體管Q5的集電極處的電壓，并將晶體管Q5的集電極電壓的低頻分量傳遞到晶體管Q4的基極。當(dāng)FVF 104的輸入處(即，晶體管Q5的基極)的電壓信號增加時，由于該節(jié)點處的有限阻抗，晶體管Q5的發(fā)射極電流增加。該電流還出現(xiàn)在晶體管Q5的集電極端子處并穿過電阻器R9。這導(dǎo)致晶體管Q5的集電極處電壓下降。晶體管Q5的集電極處的該電壓傳播通過電容器C19到晶體管Q4的基極，這導(dǎo)致晶體管Q4的集電極電流減小，這進而降低晶體管Q5的集電極電流。當(dāng)FVF 104的輸入處(S卩，晶體管Q5的基極)的電壓信號降低時， 晶體管Q5的發(fā)射極電流減小且穿過電阻器R9的電流減小。這導(dǎo)致晶體管Q5的集電極處電壓增加。晶體管Q5的集電極處的該電壓傳播通過電容器C19到晶體管Q4的基極，這導(dǎo)致晶體管Q4的集電極電流增加，這進而增加晶體管Q5的集電極電流。更一般地，由晶體管 Q5、電容器C19和晶體管Q4形成負反饋環(huán)，其結(jié)果是晶體管Q5的集電極電流變化導(dǎo)致晶體管Q4的集電極電流的反向變化。這種負反饋環(huán)傾向于將晶體管Q5的集電極電流保持基本恒定，因此晶體管Q5的基極-發(fā)射極電壓(VBE)保持基本恒定，這提供低失真電路。發(fā)射極跟隨器106包括NPN晶體管Q32和Q43。晶體管Q32的集電極連接至高壓干線(Vcc)。晶體管Q32的基極提供發(fā)射極跟隨器106的輸入。晶體管Q32的發(fā)射極提供發(fā)射極跟隨器106的輸出，且連接至晶體管Q43的集電極。晶體管Q43的發(fā)射極連接至低壓干線以為發(fā)射極跟隨器106提供電流吸收器。晶體管Q43的基極連接至晶體管Q4的基極，使得它們二者均以相同的方式由通過電容器C19的反饋信號和偏置發(fā)生器108的偏置輸出偏置。FVF 104的輸入和發(fā)射極跟隨器104的輸入連接在一起以提供緩沖器102的輸入 (Vin)。低值電阻器RO串聯(lián)連接在FVF 104的輸出和發(fā)射極跟隨器106的輸出之間。電阻器RO增加FVF 104的阻抗，且用于使FVF 104與發(fā)射極跟隨器106的輸出阻抗相等。使并聯(lián)的跟隨器級的輸出阻抗相等是用于低通低失真的設(shè)計的關(guān)鍵特征。利用相等的輸出阻抗，晶體管Q5和Q32的集電極電流相等。這使得來自FVF 104中晶體管Q5的反饋用于補償晶體管Q32的集電極電流變化。在設(shè)計中這通過將晶體管Q43的基極連接到晶體管Q4 的基極來實現(xiàn)，使得Q43的集電極電流復(fù)制Q4的集電極電流。這減少了晶體管Q32的集電極電流變化，導(dǎo)致來自發(fā)射極跟隨器106的低失真。這還使得FVF 104和發(fā)射極跟隨器106 的輸出在緩沖器102的輸出(Vout)處適當(dāng)?shù)叵嗉?。偏置發(fā)生器108產(chǎn)生偏置輸出，該偏置輸出用于在低頻下偏置晶體管Q4和Q43的基極。根據(jù)一實施例，偏置輸出是偏置電流。根據(jù)一實施例，偏置發(fā)生器108被實現(xiàn)為DC 電平移動器，該DC電平移動器接受晶體管Q5的集電極處的電壓并將其下移至另一個電壓電平，該電壓電平用于提供偏置輸出(例如，偏置電流與經(jīng)下移的電壓電平成比例)。根據(jù)一實施例，DC電平移動器在晶體管Q5的集電極和晶體管Q4的基極之間，且使用發(fā)射極跟隨器Q29和PMOS共柵級MlO來形成“彈性”電平移動，如能夠從以下討論的圖2 認識到的。 根據(jù)一實施例，在高頻下整個電平移動器被電容器C19旁路。圖1中還示出任選的晶體管Q15和Q73，它們?yōu)榫彌_器102提供電路保護。晶體管Q15限制晶體管Q32和Q5的基極-發(fā)射極電壓的反偏，以保護晶體管Q32和Q5免受損壞。 晶體管Q73限制電阻器R9兩端的電壓擺動，這防止了晶體管Q5的集電極上的大的瞬變，這種大的瞬變可能關(guān)閉至晶體管Q4和Q43的基極的偏置電流。如能夠從圖1認識到的，所有的雙極結(jié)型晶體管均是NPN晶體管。因此，F(xiàn)VF 104 和發(fā)射極跟隨器106可被稱為N型子級。在操作中，N型FVF 104能夠下拉更多電流，且N 型發(fā)射極跟隨器106能夠上拉更多電流。換句話說，N型FVF104能夠強烈地吸收電流，但不能提供比其負載電阻器或電流源所能提供的更多的電流。N型發(fā)射極跟隨器106能夠強烈地提供電流，但不能比其下拉晶體管或電流吸收器所吸收的更多的電流。因此，可以說N 型FVF 104具有負不對稱性，且N型發(fā)射極跟隨器106具有正不對稱性。FVF 104和發(fā)射極跟隨器106的并聯(lián)連接在二者均提供和吸收電流時提供AB類操作。換言之，F(xiàn)VF104和發(fā)射極跟隨器106提供推挽AB類操作。如果FVF和發(fā)射極跟隨器是P型的，這將是相反的， 即P型FVF上拉的電流比其能夠下拉的更多，且P型發(fā)射極跟隨器下拉的比其能夠上拉的更多。 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例兩個緩沖器102 (標(biāo)記為102p和102η)如何與偏置電路和差分增益電阻器相連以提供差分輸出級202。緩沖器102ρ在Vin_p處接收第一輸入信號，且緩沖器102η在Vin_n處接收第二輸入信號。緩沖器102p在Vout_p處提供第一輸出，且緩沖器102η在Vout_n處提供第二輸出。緩沖器102η是以上參考圖1描述的緩沖器102的一種實現(xiàn)，且晶體管和電阻器以相同方式連接和標(biāo)記。在圖2中，偏置發(fā)生器108η被實現(xiàn)為DC電壓電平移動器，它包括 NPN晶體管Q29和Q28、PMOS晶體管MlO和Μ13以及電阻器R15。偏置發(fā)生器108η的發(fā)射極跟隨器Q29驅(qū)動晶體管MlO的源極，晶體管MlO充當(dāng)共柵放大級。晶體管Μ13是共源共柵(cascode)晶體管，它增加電平移動器的輸出阻抗。共源共柵晶體管M13還降低晶體管 MlO的漏極至源極電壓，使得晶體管MlO和M13 二者均是不能承受全部供電電壓的較低壓 MOS晶體管。這導(dǎo)致電路能夠從5. 5伏電源操作，即使各個MOSFET僅可承受3. 6伏。緩沖器102p與緩沖器102η的類似之處在于它包括FVF 104ρ、發(fā)射極跟隨器106ρ 和實現(xiàn)為DC電壓電平移動器的偏置發(fā)生器108p。FVF 104ρ包括NPN晶體管QO和Q1、電阻器R29和電容器C18 (它們以類似于晶體管Q4和Q5、電阻器R9和電容器C19的方式操作)。發(fā)射極跟隨器106ρ包括NPN晶體管Q31和Q44 (它們以類似于晶體管Q32和Q43的方式操作)。電阻器R4為緩沖器102ρ提供的功能與電阻器RO為緩沖器102η提供的功能相同。偏置發(fā)生器108ρ被實現(xiàn)為DC電壓電平移動器，它包括NPN晶體管Q25和Q26、PM0S 晶體管M6和Mll以及電阻器R14 (它們以類似于晶體管Q28和Q29、PM0S晶體管MlO和M13 以及電阻器R15的方式操作)。圖2中示出的任選的晶體管Q19和Q74提供與參考圖1描述的且也包括在圖2中的晶體管Q15和Q73相類似地的電路保護。還示出用于電平移動器的復(fù)制偏置電路210。復(fù)制偏置電路210被示為包括NPN 晶體管Q2和Q3、PMOS晶體管M5和Ml2以及電阻器R7和Rl3。通過電阻器R7、晶體管Q3 和晶體管M12兩端的電壓降在晶體管M12的柵極處生成控制電壓。通過這些器件的偏置電流與通過電平移動器108p中的晶體管Mil和晶體管Q25的電流以及通過電平移動器108η 中的晶體管MlO和晶體管Q29的電流相同。因此，使得電阻器R29和R9兩端的電壓基本上等于電阻器R7兩端的電壓。這控制FVF和發(fā)射極跟隨器二者中的靜態(tài)偏置電流。還示出電流鏡像偏置電路212的輸入部分，它被示為包括NPN晶體管Q6和Q8以及電阻器R35、 R36和R38。這生成了晶體管Q2、Q26和Q28中相等的集電極電流?？蓪⑵冒l(fā)生器108η、 108ρ、復(fù)制偏置電路210和電流鏡像偏置電路212的輸入部分全部視為偏置電路。 對與翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器一起使用的電平移動器有互相矛盾的要求，因為它們既負責(zé)低頻下的信號傳輸又負責(zé)限定翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的操作偏置電流。信號傳輸需要單位增益， 但需要較高的增益來減少輸出級偏置電流中的誤差。電阻器Rl解決該問題。該電阻器Rl 連接電平移動器108ρ和108η。選擇電阻器Rl的值使得電平移動器108ρ、108η和電阻器Rl 具有接近1的差分電壓增益。這使穿過電平移動器的低頻路徑的差分電壓增益與穿過電容器C18和C19的高頻路徑的差分電壓增益相匹配。這改進了在低頻下差分輸出級的操作。 電平移動器的共模增益保持高，這改進了對輸出級中偏置電流的控制。圖3示出示例性運算放大器302，它包括上述單位增益放大器102η和102ρ，更具體地是差分輸出級202。運算放大器302被示為具有前饋的全差分三級嵌套米勒放大器 (nested miller amplifier)，并且在輸出處增加電壓緩沖器102η和102p (在圖3中共同示為級202)。這些緩沖器是具有內(nèi)環(huán)增益的電壓跟隨器。Av級是電壓增益級，且所有在前的Gm級是基于差分對的跨導(dǎo)級。根據(jù)一實施例，總單位增益帶寬是約16GHz。根據(jù)一實施例，Gm2具有兩個輸入級的1/5跨導(dǎo)，從而將三級和二級操作之間的跨接設(shè)置在3. 2GHz。在 1至250MHz的操作頻率范圍上，總共有4個起作用的嵌套反饋環(huán)1)單位增益輸出緩沖器中的內(nèi)部反饋；2)電壓增益級周圍的內(nèi)米勒反饋環(huán)(inner miller feedback loop) ；3)電壓增益級和Gm2周圍的外米勒反饋環(huán)(outer miller feedback loop)；以及4)設(shè)置期望增益的芯片外反饋環(huán)。根據(jù)一實施例，在3. 2GHz以上，3級路徑?jīng)]有增益，且由二級路徑設(shè)置頻率響應(yīng)。圖3僅示出單位增益緩沖器102 (參考圖1描述)和差分輸出級202 (參考圖 2描述)如何用于為運算放大器提供輸出級的一個示例。盡管圖3中示出了運算放大器的跨導(dǎo)級、電壓增益級、反饋環(huán)等的示例性細節(jié)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解單位增益緩沖器 102和差分輸出級202可用于為幾乎任何運算放大器(更一般地是任何放大器)提供輸出級，且仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖4示出以全差分放大器(FDA)配置連接的放大器302。圖5示出實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的示例性系統(tǒng)。更具體地，圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例用于驅(qū)動模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 504的以全差分放大器(FDA)配置連接的放大器302。另外，示出了低通濾波器502， 用于在將放大器302的輸出提供給ADC 504之前對放大器302的輸出進行濾波。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，利用硅鍺BiCMOS工藝技術(shù)制造電路102和202?；蛘?， 可使用其它類型的工藝技術(shù)。如上所述，硅鍺BiCMOS NPN晶體管(但不是PNP晶體管)當(dāng)前在公開市場工廠的雙極工藝中是可用的。因此，可利用當(dāng)前在公開市場工廠的雙極工藝中可用的硅鍺BiCMOS NPN晶體管來制造上述電路。另外，NPN晶體管一般勝過對應(yīng)的PNP晶體管。因此，通過包括NPN晶體管而非PNP晶體管的上述電路提供極好的性能。然而，本質(zhì)上反過來的上述電路——即包括用PNP晶體管代替NPN晶體管且用NMOS晶體管代替PMOS晶體管——仍然落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。用諸如場效應(yīng)晶體管之類的其它放大器件代替NPN雙極器件也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。典型的AB類互補雙極“鉆石”或“0002”跟隨器放大器包括互為鏡像的跟隨器，且每個跟隨器包括類似配置的相反類型的雙極結(jié)型晶體管(即，NPN和PNP晶體管二者)。 相反，根據(jù)上述本發(fā)明的特定實施例，AB類緩沖器級的跟隨器僅包括一類雙極結(jié)型晶體管 (即，僅NPN或僅PNP晶體管)。 再次參考圖1，緩沖器級102被示為包括N型翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器(FVF) 104和N型發(fā)射極跟隨器106，每一個均連接在高壓干線和低壓干線之間。N型發(fā)射極跟隨器106是具有正不對稱性的跟隨器的示例，即，它上拉的量大于下拉的量。另一方面，N型FVF 104是具有負不對稱性的跟隨器的示例，即，它下拉的量大于上拉的量。具有正不對稱性的可選跟隨器可用來替換N型發(fā)射極跟隨器，和/或具有負不對稱性的可選類型跟隨器可用來替換N型 FVF也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。如圖6所示，將輸入信號(例如，Vin)提供給由塊606表示的具有正不對稱性的跟隨器(即，其上拉的量大于其下拉的量)和由塊604表示的具有負不對稱性的跟隨器(即， 其下拉的量大于其上拉的量)。換言之，塊606對于信號的正部分的增益大于對于信號的負部分的增益，且塊604對于信號的負部分的增益大于對于信號的正部分的增益。塊604可由N型FVF 104實現(xiàn)，但不限于此。塊606可由N型發(fā)射極跟隨器106實現(xiàn)，但不限于此。 如果FVF 104和發(fā)射極跟隨器106利用P型晶體管(而非N型晶體管)來實現(xiàn)，則塊604 可由P型發(fā)射極跟隨器106實現(xiàn)，而塊606可由P型FVF 104實現(xiàn)。圖6還示出偏置發(fā)生器608，它可由偏置發(fā)生器108實現(xiàn)，但不限于此。具有正不對稱性的跟隨器606接收輸入信號并且放大輸入信號的正部分大于放大輸入信號的負部分，從而生成輸出信號(相對于輸入信號具有正不對稱性)。具有負不對稱性的跟隨器604接收相同的輸入信號并且放大輸入信號的負部分大于放大輸入信號的正部分，從而生成輸出信號(相對于輸入信號具有負不對稱性)。這種放大可以是單位增益放大或更小，但不限于此。換言之，如本文所使用的術(shù)語“放大”不一定表示幅度增大。 信號加法器610將由具有正不對稱性的跟隨器604產(chǎn)生的信號與由具有負不對稱性的跟隨器606產(chǎn)生的信號相加，從而產(chǎn)生相對于輸入信號對稱的輸出信號。信號加法器610還使具有正不對稱性的跟隨器606和具有負不對稱性的跟隨器604的輸出阻抗相匹配。根據(jù)一實施例，輸出信號基本上等于輸入信號，即，輸出信號是輸入信號的經(jīng)緩沖版本。根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的方法概括在圖7的高級流程圖中。參考圖7，在步驟 702，接收輸入信號。在某些實施例中，在步驟702接收的輸入信號在第一跟隨器(例如，606 或106)的輸入端和第二跟隨器(例如，604或104)的輸入端被接收，其中第一和第二跟隨器并聯(lián)連接且第一和第二跟隨器的輸入端連接在一起。在步驟704，利用第一跟隨器(例如，606或106)，輸入信號的正部分被放大的量大于輸入信號的負部分被放大的量，以產(chǎn)生相對于輸入信號具有正不對稱性的信號。在步驟706，利用第二跟隨器(例如，604或104)， 輸入信號的負部分被放大的量大于輸入信號的正部分被放大的量，以產(chǎn)生相對于輸入信號具有負不對稱性的信號。在步驟710，相對于輸入信號具有正不對稱性的信號(在步驟702 產(chǎn)生)與相對于輸入信號具有負不對稱性的信號(在步驟706產(chǎn)生)相加，從而產(chǎn)生輸出信號。根據(jù)一實施例，在步驟710產(chǎn)生的輸出信號基本上等于在步驟702接收的輸入信號， 艮口，輸出信號是輸入信號的經(jīng)單位增益緩沖的版本。根據(jù)特定實施例，在步驟704和706執(zhí)行的放大是利用包括相同類型的雙極結(jié)型晶體管的跟隨器執(zhí)行的，而不包括相反類型的雙極結(jié)型晶體管(即，僅NPN晶體管或僅PNP晶體管)。
如上所述，N型發(fā)射極跟隨器106是具有正不對稱性的跟隨器606的示例，該跟隨器放大輸入信號的正部分大于放大輸入信號的負部分，從而產(chǎn)生輸出信號(相對于輸入信號具有正不對稱性)。圖8示出具有正不對稱性的可選跟隨器604，其包括反饋。該電路使用包括晶體管Q101、Q103和Q104的輔助放大器，以驅(qū)動發(fā)射極跟隨器Q106。晶體管Q3和 Q4是在發(fā)射極跟隨器Q6周圍提供反饋增益的差分對。晶體管MlOl用作電流源，且可由諸如電阻器之類的可選器件替換。晶體管Ql是電平移動器，它提供輸入和輸出之間的正確電壓差，從而該電路置于與FVF并聯(lián)。輔助放大器的額外環(huán)路增益通過反饋改進該級的線性度。以上已經(jīng)在示出特 定功能的性能及其關(guān)系的功能性構(gòu)造塊的幫助下描述了本發(fā)明的實施例。為描述方便起見，在本文中任意地定義了這些功能性構(gòu)造塊的邊界。可定義替代的邊界，只要指定功能及其關(guān)系能適當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)。因此任何這樣的替代邊界均在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。上述描述是本發(fā)明的優(yōu)選實施例。出于說明和描述目的而提供這些實施例，但它們不旨在窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制在所公開的精確形式。很多修改和變形對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的，且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。選擇和描述了實施例以最好地描述本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域其它技術(shù)人員能理解本發(fā)明。本發(fā)明的范圍旨在由所附權(quán)利要求及其等效方案界定。附圖標(biāo)記說明
權(quán)利要求
1.一種緩沖器級，包括連接在高壓干線和低壓干線之間且包括輸入和輸出的翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器； 連接在所述高壓干線和所述低壓干線之間且包括輸入和輸出的發(fā)射極跟隨器；以及將所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸出連接到所述發(fā)射極跟隨器的輸出的電阻器； 其中所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸入和所述發(fā)射極跟隨器的輸入連接在一起并提供所述緩沖器級的輸入；以及其中所述發(fā)射極跟隨器的輸出提供所述緩沖器級的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的緩沖器級，其特征在于，所述電阻器使所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和所述發(fā)射極跟隨器的輸出阻抗相等，并且導(dǎo)致所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和所述發(fā)射極跟隨器的輸出在所述緩沖器級的輸出處相加。
3.如權(quán)利要求1所述的緩沖器級，其特征在于所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和所述發(fā)射極跟隨器各自包括相同類型的雙極結(jié)型晶體管，但均不包括相反類型的雙極結(jié)型晶體管。
4.如權(quán)利要求3所述的緩沖器級，其特征在于所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和所述發(fā)射極跟隨器各自包括NPN晶體管，但均不包括PNP晶體管。
5.如權(quán)利要求3所述的緩沖器級，其特征在于所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和所述發(fā)射極跟隨器各自包括PNP晶體管，但均不包括NPN晶體管。
6.如權(quán)利要求1所述的緩沖器級，其特征在于，還包括偏置發(fā)生器，所述偏置發(fā)生器配置成對所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的至少一個晶體管和所述發(fā)射極跟隨器的至少一個晶體管進行偏置。
7.如權(quán)利要求6所述的緩沖器級，其特征在于，所述偏置發(fā)生器包括DC電平移動器。
8.如權(quán)利要求1所述的緩沖器級，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器包括第一晶體管(Q5)，所述第一晶體管(Q5)具有提供所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸入的基極、 通過第一電阻器(R9)連接到高壓干線(Vcc)的集電極以及提供所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸出的發(fā)射極；以及第二晶體管(Q4)，所述第二晶體管(Q4)具有基極、連接到所述第一晶體管(Q5)的發(fā)射極的集電極以及連接到低壓干線(Vee)的發(fā)射極。
9.如權(quán)利要求8所述的緩沖器級，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器還包括連接在所述第一晶體管(Q5)的集電極和第二晶體管(Q4)的基極之間的電容器(C19)。
10.如權(quán)利要求9所述的緩沖器級，其特征在于，還包括偏置發(fā)生器，所述偏置發(fā)生器配置成對第二晶體管(Q4)的基極進行偏置。
11.如權(quán)利要求9所述的緩沖器級，其特征在于，所述發(fā)射極跟隨器包括第三晶體管(Q32)，所述第三晶體管(Q32)具有提供所述發(fā)射極跟隨器的輸入的基極、 連接到所述高壓干線(Vcc)的集電極以及提供所述發(fā)射極跟隨器的輸出的發(fā)射極；以及第四晶體管(Q43)，所述第四晶體管(Q43)具有連接到所述第二晶體管(Q4)的基極的基極、連接到所述第三晶體管(Q32)的發(fā)射極的集電極以及連接到低壓干線(Vee)的發(fā)射極。
12.如權(quán)利要求11所述的緩沖器級，其特征在于，還包括偏置發(fā)生器，所述偏置發(fā)生器配置成對第二晶體管(Q4)的基極以及第四晶體管(Q43) 的基極進行偏置。
13.如權(quán)利要求1所述的緩沖器級，其特征在于，所述緩沖器級用作AB類單位增益放大器。
14.一種差分緩沖器級，包括接受第一輸入信號的第一緩沖器；以及接受第二輸入信號的第二緩沖器； 其中第一和第二緩沖器中的每一個包括包括輸入和輸出且連接在高壓干線和低壓干線之間的翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器； 包括輸入和輸出且連接在高壓干線和低壓干線之間的發(fā)射極跟隨器；以及將所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸出連接到所述發(fā)射極跟隨器的輸出的電阻器； 其中所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸入和所述發(fā)射極跟隨器的輸入連接在一起并提供所述緩沖器級的輸入；以及其中所述發(fā)射極跟隨器的輸出提供所述緩沖器級的輸出。
15.如權(quán)利要求14所述的差分緩沖器級，其特征在于所述第一緩沖器的翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和發(fā)射極跟隨器以及所述第二緩沖器的翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和發(fā)射極跟隨器各自包括相同類型的雙極結(jié)型晶體管，但均不包括相反類型的雙極結(jié)型晶體管。
16.如權(quán)利要求14所述的差分緩沖器級，其特征在于所述第一緩沖器還包括配置成對所述第一緩沖器的所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的至少一個晶體管和所述發(fā)射極跟隨器的至少一個晶體管進行偏置的偏置發(fā)生器；以及所述第二緩沖器還包括配置成對所述第二緩沖器的所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的至少一個晶體管和所述發(fā)射極跟隨器的至少一個晶體管進行偏置的偏置發(fā)生器。
17.—種全差分運算放大器，包括 為所述運算放大器提供差分輸入的跨導(dǎo)級；包括為所述運算放大器提供差分輸出的第一和第二緩沖器的差分輸出緩沖器級；以及其中所述差分輸出緩沖器級的第一和第二緩沖器中的每一個包括包括輸入和輸出且連接在高壓干線和低壓干線之間的翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器； 包括輸入和輸出且連接在高壓干線和低壓干線之間的發(fā)射極跟隨器；以及將所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸出連接到所述發(fā)射極跟隨器的輸出的電阻器； 其中所述翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸入和所述發(fā)射極跟隨器的輸入連接在一起并提供所述緩沖器級的輸入；以及其中所述發(fā)射極跟隨器的輸出提供所述緩沖器級的輸出。
18.如權(quán)利要求17所述的全差分運算放大器，其特征在于，還包括在所述跨導(dǎo)級和所述差分輸出緩沖器之間的電壓增益級。
19.一種緩沖器級，包括連接在高壓干線和低壓干線且包括輸入和輸出的具有正不對稱性的第一跟隨器； 與所述第一跟隨器并聯(lián)連接在高壓干線和低壓干線之間且包括輸入和輸出的具有負不對稱性的第二跟隨器，其中所述第一跟隨器的輸入連接到所述第二跟隨器的輸入；以及將具有正不對稱性的第一跟隨器的輸出連接到具有負不對稱性的第二跟隨器的輸出的信號加法器。
20.如權(quán)利要求19所述的緩沖器級，其特征在于所述具有正不對稱性的跟隨器和所述具有負不對稱性的跟隨器各自包括相同類型的雙極結(jié)型晶體管，但均不包括相反類型的雙極結(jié)型晶體管。
21.一種方法，包括(a)在第一跟隨器的輸入和第二跟隨器的輸入處接收輸入信號，其中所述第一和第二跟隨器并聯(lián)連接且所述第一和第二跟隨器的輸入連接在一起；(b)利用所述第一跟隨器放大所述輸入信號的負部分大于放大所述輸入信號的正部分，以產(chǎn)生相對于所述輸入信號具有負不對稱性的信號；(c)利用所述第二跟隨器放大所述輸入信號的正部分大于放大所述輸入信號的負部分，以產(chǎn)生相對于所述輸入信號具有正不對稱性的信號；以及(d)通過將在步驟(b)中產(chǎn)生的相對所述輸入信號具有負不對稱性的信號與在步驟 (c)中產(chǎn)生的相對所述輸入信號具有正不對稱性的信號相加來產(chǎn)生輸出信號。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，在步驟(d)產(chǎn)生的輸出信號基本上等于在步驟(a)接收的輸入信號。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，用于執(zhí)行放大步驟(b)和(c)的第一和第二跟隨器包括相同類型的雙極結(jié)型晶體管，而不包括相反類型的雙極結(jié)型晶體管。
全文摘要
一種緩沖器級包括翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器和發(fā)射極跟隨器。翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器連接在高壓干線和低壓干線之間且包括輸入和輸出。發(fā)射極跟隨器連接在高壓干線和低壓干線之間且包括輸入和輸出。電阻器將翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸出連接到發(fā)射極跟隨器的輸出。翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器的輸入和發(fā)射極跟隨器的輸入連接在一起并提供緩沖器級的輸入。發(fā)射極跟隨器的輸出提供緩沖器級的輸出。差分緩沖器級利用一對這樣的緩沖器級來實現(xiàn)。這種差分緩沖器級可為全差分運算放大器提供輸出級。
文檔編號H03G1/04GK102332879SQ20111017082
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月15日
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