專利名稱：放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有大輸出電流的運(yùn)算放大器，特另別是涉及用于驅(qū)動頭戴耳機(jī)的放大器、用于驅(qū)動音響裝置所用揚(yáng)聲器的放大器和適用于其它重負(fù)荷驅(qū)動的放大器。
在相關(guān)技術(shù)中，根據(jù)用于提供大輸出電流的放大器，提供如

圖17、圖18和圖19表示的電路結(jié)構(gòu)。附圖中為了方便，由相同的符號表示相同的組成元件。根據(jù)圖17所示的電路結(jié)構(gòu)，功率緩沖器通過連接P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的源極和提供一輸出端OUT來構(gòu)成，Tr1的漏極連接到負(fù)電源端VSS(例如，0V)，Tr2的漏極連接到正電源端VDD(例如，5V)，電阻器RN1和恒壓電路VN從正電源端VDD側(cè)在運(yùn)算放大器(以下，簡稱為OP放大器)的輸出端1和正電源端VDD之間串聯(lián)，連接電阻器RN1和恒壓電路VN的連接點(diǎn)連接到N溝道MOS晶體管Tr2的柵極，電阻器RP1和恒壓電路VP從負(fù)電源端VSS側(cè)在OP放大器的輸出端1和負(fù)電源端VSS之間串聯(lián)，連接電阻器RP1和恒壓電路VP的連接點(diǎn)連接到P溝道MOS晶體管Tr1的柵極，雖然沒有顯示，在輸出端OUT和負(fù)相輸入端VINN之間接有反饋電阻器。另外，在圖18和圖19的電路結(jié)構(gòu)中也類似地提供反饋電阻器。雖然沒有特別說明，恒壓電路VP和VN是公知的恒壓電路，安排恒壓電路VP和VN在P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2附近，并由晶體管或二極管和與其熱連接的電阻器構(gòu)成。從而，期望使溫度補(bǔ)償?shù)目蛰d電流流到P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道晶體管Tr2，并放大用于OP放大器1的負(fù)相輸入端VINN的交流電信號，其具有由于溫度變化引起的小的失真。在這種情況下，P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2只實(shí)現(xiàn)電流放大。圖20表示在11、12和13的各個(gè)端電壓之間的關(guān)系，圖21表示P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的漏極電流，即在圖17的放大器的輸入信號進(jìn)入無信號狀態(tài)的空閑時(shí)間的空載電流II1和II2。由符號VDD表示在正電源端VDD的電壓，由符號VSS表示在負(fù)電源端VSS的電壓(0V)。OP放大器1的正相輸入端VINP固定在正電源端VDD電壓和負(fù)電源端VSS電壓的中間電壓VDD-(VDD-VSS)/2，在空閑時(shí)間該中間電壓也用于OP放大器1的負(fù)相輸入端VINN，也為端子11提供相同的電壓。
另外，根據(jù)圖18的放大器，功率緩沖器通過連接P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的漏極和提供輸出端OUT構(gòu)成，Tr1的源極連接到正電源端VDD，Tr2的源極連接到負(fù)電源端VSS，電阻器RP1和電阻器RP2在OP放大器1的輸出端和正電源端VDD之間串聯(lián)，連接電阻器的連接點(diǎn)連接到P溝道MOS晶體管Tr1的柵極，電阻器RN1和電阻器RN2在OP放大器1的輸出端和負(fù)電源端VSS之間串聯(lián)，連接電阻器的連接點(diǎn)連接到N溝道MOS晶體管Tr2的柵極。P溝道MOS晶體管Trl和N溝道MOS晶體管Tr2接收在電阻器的連接點(diǎn)產(chǎn)生的偏壓和OP放大器1的輸出信號并實(shí)現(xiàn)電流放大和電壓放大。圖22表示21、22和23各個(gè)端電壓之間的關(guān)系和圖18的放大器空閑時(shí)間時(shí)的電源電壓，圖23表示P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的漏極電流Id1和Id2。
根據(jù)圖19的放大器，在圖18的放大器中，用恒壓電路VP和VN替換電阻器RP1和RN1，通過用恒壓電路VP和VN來確定P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的空閑電流，低阻抗驅(qū)動晶體管減少柵極電容的影響。即，根據(jù)圖18的放大器，為了構(gòu)成低阻抗形式減少各個(gè)電阻器的值，以便保持P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的可驅(qū)動性，增加對OP放大器1的負(fù)荷。根據(jù)圖19的放大器，能提供大輸出功率而不增加OP放大器1的負(fù)荷。
根據(jù)圖17的放大器，最大幅度減少了P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的閾電壓量(以下，簡稱為＂Vth＂)。換句話說，難以降低電源電壓。參考圖20進(jìn)行描述，在空閑時(shí)間，端子11和端子12間的電壓符合N溝道MOS晶體管Tr2的Vth，端子11和端子13間的電壓符合P溝道MOS晶體管Tr1的Vth。最大幅度，即輸出電壓的范圍變成從圖20所示的電壓VDD減去電壓12產(chǎn)生的電壓值和從電壓13減去電壓VSS產(chǎn)生的電壓值的和。因此，當(dāng)電源電壓接近各個(gè)晶體管的Vth的和時(shí)，輸出電壓的范圍變窄并且在電源電壓值小于電壓值V0時(shí)放大操作變得不可能，在電壓值VO電壓VDD與電壓12相交，電壓13與電壓VSS相交。
另外，雖然在分立元件情況下執(zhí)行N溝道MOS晶體管Tr2與正電源端VDD側(cè)的連接和P溝道MOS晶體管Tr1到負(fù)電源端VSS側(cè)的連接，但該連接難以在同一襯底以集成狀態(tài)形成。因此，通過熱連接恒壓電路VP和VN以及P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的溫度補(bǔ)償在分立元件的情況下將變得不足夠。例如，溫度變化將展寬同時(shí)使P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2關(guān)閉的時(shí)限，并存在輸出電壓失真的問題。
根據(jù)圖18的放大器，在OP放大器1的輸出端和正電源端VDD之間和OP放大器1輸出端的和負(fù)電源端VSS之間連接電阻器，相應(yīng)地犧牲了P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的可驅(qū)動性。另外，當(dāng)期望實(shí)現(xiàn)P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2柵極的低阻抗驅(qū)動時(shí)，負(fù)荷施加到OP放大器1，當(dāng)期望減輕OP放大器1的負(fù)荷時(shí)，由柵極電容和電阻器形成的RC電路產(chǎn)生低通濾波操作并惡化高頻特性。另外，為了如圖23所示由漏極電流Id1和Id2提供各個(gè)期望的空閑電流II1和II2，電源電壓也受限制。另外P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的溫度補(bǔ)償也很困難。
圖19的放大器也具有類似于圖18放大器的限制電源電壓的問題。另外，因?yàn)樘峁┯删w管構(gòu)成的恒壓電路，P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2的溫度依賴性加入構(gòu)成恒壓電路的晶體管的溫度依賴性，并且溫度依賴性朝著更依賴溫度的方向操作。
因此，本發(fā)明的目的在于抑制各個(gè)晶體管空閑電流的電源電壓依賴性(這些晶體管構(gòu)成放大器的功率緩沖器)，增進(jìn)低電源電壓的形成，改善各個(gè)晶體管的溫度依賴性，增進(jìn)用于驅(qū)動各個(gè)晶體管信號的低阻抗形式，從而改進(jìn)頻率特性。
根據(jù)本發(fā)明，第一P溝道MOS晶體管安排在正電源側(cè)，第一N溝道MOS晶體管安排在負(fù)電源側(cè)，其漏極彼此連接從而構(gòu)成一功率緩沖器，功率緩沖器的輸出端連接到接收輸入信號的第一運(yùn)算放大器的負(fù)相輸入端，由第二運(yùn)算放大器生成一輸出信號，該第二運(yùn)算放大器接收第一運(yùn)算放大器在其負(fù)相輸入端的輸出信號，該輸出信號提供到第一P溝道MOS晶體管的柵極，由第三運(yùn)算放大器生成一輸出信號，該第三運(yùn)算放大器接收第一運(yùn)算放大器在其負(fù)相輸入端的輸出信號，該輸出信號提供到第一N溝道MOS晶體管的柵極。提供到第二和第三放大器正相輸入端的電壓值符合第二P溝道MOS晶體管源極和漏極之間的電壓，第二P溝道MOS晶體管具有與第一P溝道MOS晶體管類似的溫度特性，第二N溝道MOS晶體管具有與第一N溝道MOS晶體管類似的溫度特性，第二和第三放大器生成輸出信號，每個(gè)輸出信號具有構(gòu)成電勢中心的電壓波形，其電勢中心的電勢比第一P溝道MOS晶體管的源極電勢低第二P溝道MOS晶體管源極和漏極之間的電壓量，每個(gè)輸出信號具有構(gòu)成一電勢中心電壓波形，其電勢中心的電勢比第一N溝道MOS晶體管的源極電勢高第二N溝道MOS晶體管源極和漏極之間的電壓量，從而驅(qū)動該功率緩沖器，因此可以提供不受電源電壓控制的空載電流。相應(yīng)地，可以實(shí)現(xiàn)低電源電壓形式。
另外，可以彼此消除第一P溝道MOS晶體管和第二N溝道MOS晶體管的溫度變化和改進(jìn)放大器的溫度依賴性。
另外，可以在低阻抗同樣驅(qū)動構(gòu)成功率緩沖器的晶體管的柵極，同時(shí)保持從其源極看過去的高阻抗和改進(jìn)頻率特性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種放大器，其包括用于接收輸入信號的第一運(yùn)算放大器，連接第一P溝道MOS晶體管和第一N溝道MOS晶體管各個(gè)漏極并在連接第一P溝道MOS晶體管和第一N溝道MOS晶體管的連接點(diǎn)提供一輸出端的功率緩沖器，第二P溝道MOS晶體管，具有與第一P溝道MOS晶體管相同的溫度特性，第二N溝道MOS晶體管具有與第一N溝道MOS晶體管相同的溫度特性，第二運(yùn)算放大器，用于根據(jù)第二P溝道MOS晶體管在其正相輸入端源極和漏極之間的電壓接收一電壓，接收第一運(yùn)算放大器在其負(fù)輸入端的輸出信號，產(chǎn)生構(gòu)成電壓波形電勢中心的輸出信號，該電勢中心的電勢比第一P溝道MOS晶體管源極的電勢低相應(yīng)于第二P溝道MOS晶體管的源極和漏極之間的電壓量，和用輸出信號驅(qū)動第一P溝道MOS晶體管，以及第三運(yùn)算放大器，根據(jù)第二N溝道MOS晶體管在其正輸入端的源極漏極之間的電壓接收一電壓，接收來自第一運(yùn)算放大器在其負(fù)相輸入端的輸出信號，產(chǎn)生構(gòu)成電壓波形電勢中心的輸出信號，該電勢中心的電勢比第一N溝道MOS晶體管源極的電勢高相應(yīng)于第二N溝道MOS晶體管的源極和漏極之間的電壓量，和用輸出信號驅(qū)動第一N溝道MOS晶體管。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種放大器，該放大器包括用于接收一輸入信號的第一運(yùn)算放大器，一功率緩沖器，連接第一P溝道MOS晶體管的源極與在第一電勢的第一電源端、連接第一N溝道MOS晶體管的源極與在低于第一電勢的電勢的第二電源端、連接第一P溝道MOS晶體管和第一N溝道MOS晶體管的漏極、和在連接漏極連接點(diǎn)提供一輸出端，第二P溝道MOS晶體管，連接其源極與第一電源端、經(jīng)第一電阻器連接其漏極與第二電源端以及連接其柵極和漏極，第二N溝道MOS晶體管，連接其源極與第二電源端，經(jīng)第二電阻器連接其漏極與第一電源端以及連接其柵極和漏極，第二運(yùn)算放大器，接收由電阻器分壓提供的電壓，在第一電勢和第二電勢之間的特定電勢端和第二P溝道MOS晶體管在其正相輸入端的漏極之間，接收第一運(yùn)算放大器在其負(fù)相輸入端的輸出信號和由該輸出信號驅(qū)動第一P信道MOS晶體管，第三運(yùn)算放大器，接收由電阻器分壓提供的電壓，在特定電勢端和第二N溝道MOS晶體管在其正相輸入端的漏極之間，接收第一運(yùn)算放大器在其負(fù)相輸入端的輸出信號和由該輸出信號驅(qū)動第一N溝道MOS晶體管。
最好在第一運(yùn)算放大器的負(fù)相輸入端和功率緩沖器的輸出端之間提供一反饋電阻器。
最好為第二運(yùn)算放大器和第三運(yùn)算放大器提供一單位增益。
最好該特定電勢是第一電勢和第二電勢之間的中間電勢，在連接一對電阻器的連接點(diǎn)產(chǎn)生的電壓提供給第二放大器的正相輸入端，這對電阻器連接在特定電勢端和第二P溝道MOS晶體管的漏極之間，在連接一對電阻器的連接點(diǎn)產(chǎn)生的電壓提供到第三放大器的正相輸入端，這對電阻器連接在特定電勢的端子和第二N溝道MOS晶體管的漏極之間。
最好第一P溝道MOS晶體管、第二P溝道MOS晶體管、第一N溝道MOS晶體管和第二N溝道MOS晶體管在同一襯底上形成。
圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的放大器結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2是表示圖1所示放大器的各個(gè)端電壓和電源電壓之間關(guān)系的特性曲線圖；圖3是圖1所示放大器的各個(gè)端電壓和電源電壓之間關(guān)系的特性曲線圖；圖4是圖1所示放大器的各個(gè)端電流和電源電壓之間關(guān)系的特性曲線圖；圖5是表示在圖1所示放大器的輸入信號在無信號狀態(tài)時(shí)各個(gè)端電壓的波形圖；圖6是表示在圖1所示放大器的輸入信號在無信號狀態(tài)時(shí)各個(gè)端電流的波形圖；圖7是圖1所示放大器的輸入信號例子的電壓波形圖；圖8是表示圖1所示放大器接收圖7所示輸入信號和驅(qū)動輕負(fù)載時(shí)各個(gè)端電壓的波形圖；圖9是表示圖1所示放大器接收圖7所示輸入信號和驅(qū)動輕負(fù)載時(shí)各個(gè)端電流的波形圖；圖10是表示圖1所示放大器接收圖7所示輸入信號和驅(qū)動重負(fù)載時(shí)各個(gè)端電壓的波形圖；圖11是表示圖1所示放大器的第一P溝道MOS晶體管用于接收圖7所示輸入信號和驅(qū)動重負(fù)載的漏極電流的波形圖；圖12是表示圖1所示第一N溝道MOS晶體管用于接收圖7所示輸入信號和驅(qū)動重負(fù)載的漏極電流的波形圖13是表示圖1所示放大器用于接收圖7所示輸入信號和驅(qū)動重負(fù)載的輸出電流的波形圖；圖14是表示分別在點(diǎn)a、點(diǎn)b和點(diǎn)c附近增大圖11、12和13所示電流的波形圖；圖15是用于解釋一例子電路圖，其中改變根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的放大器的部分結(jié)構(gòu)；圖16是用于解釋一例子電路圖，其中改變根據(jù)一發(fā)明實(shí)施例的放大器的部分結(jié)構(gòu)；圖17是用于解釋傳統(tǒng)放大器結(jié)構(gòu)的電路圖；圖18是用于解釋傳統(tǒng)放大器結(jié)構(gòu)的電路圖；圖19是用于解釋傳統(tǒng)放大器結(jié)構(gòu)的電路圖；圖20是表示圖17所示放大器的各個(gè)端電壓和電源電壓之間關(guān)系的特性曲線圖；圖21是表示圖17所示放大器的各個(gè)端電流和電源電壓之間關(guān)系的特性曲線圖；圖22是表示圖18所示放大器的各個(gè)端電壓和電源電壓之間關(guān)系的特性曲線圖；和圖23是表示圖18所示放大器的各個(gè)端電流和電源電壓之間關(guān)系的特性曲線圖；下面將給出根據(jù)本發(fā)明符合圖1所示實(shí)施例的運(yùn)算放大器的詳細(xì)解釋。首先將給出該例子的結(jié)構(gòu)的解釋。附圖中，第一、第二和第三運(yùn)算放大器(以下稱為OP放大器)1、2和3是由P溝道MOS晶體管tr1到tr6和N溝道MOS晶體管tr7到tr9構(gòu)成的公知的運(yùn)算放大器，P溝道MOS晶體管tr1組成一負(fù)相輸入端，P溝道MOS晶體管tr2構(gòu)成一正相輸入端，用于連接P溝道MOS晶體管tr6和N溝道MOS晶體管tr9的連接點(diǎn)組成一輸出端。根據(jù)OP放大器1，其正相輸入端VINP偏置到正電源端VDD和負(fù)電源端VSS之間的中間電勢，其負(fù)相輸入端VINN接收一輸入信號。根據(jù)OP放大器2，其負(fù)相輸入端接收OP放大器1的輸出和其正相輸入端接收由稍后描述的電橋電路形成的偏壓。根據(jù)OP放大器3，其負(fù)相輸入端接收OP放大器1的輸出和其正相輸入端接收由稍后描述的電橋電路形成的偏壓。OP放大器2和3設(shè)置為由電阻器R1和反饋電阻器R2構(gòu)成單位增益。
功率緩沖器4是這樣構(gòu)成的，即在正電源端VDD和負(fù)電源端VSS之間按順序串聯(lián)第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2和在連接第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2的漏極構(gòu)成的連接點(diǎn)提供一輸出端OUT。第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2的大小大于構(gòu)成OP放大器1到3的MOS晶體管，第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2可以輸出大功率，用于充分驅(qū)動頭戴耳機(jī)或揚(yáng)聲器的幾Ω到幾十Ω的負(fù)載。
第一P溝道MOS晶體管Tr1的柵極接收OP放大器2的輸出，第一N溝道MOS晶體管Tr2的柵極接收OP放大器3的輸出。輸出端OUT經(jīng)一反饋電阻器連接到OP放大器1的負(fù)相輸入端。
由電阻器R1B到R5B和第二P溝道MOS晶體管Tr3構(gòu)成一電橋電路5。電阻器R2B和R3B在正電源端VDD和負(fù)電源端VSS之間串聯(lián)，用于連接電阻器R2B和R3B的連接點(diǎn)的電勢是正電源端VDD和負(fù)電源端VSS之間中間電勢。P溝道MOS晶體管Tr3和電阻器R1B在正電源端VDD和負(fù)電源端VSS之間按順序串聯(lián)。用于連接P溝道MOS晶體管Tr3和電阻器R1B的連接點(diǎn)和用于連接電阻器R2B和電阻器R3B的連接點(diǎn)經(jīng)電阻器R4B和R5B連接，用于連接電阻器R4B和電阻器R5B的連接點(diǎn)連接到OP放大器2的正相輸入端，在該連接點(diǎn)產(chǎn)生的電壓為OP放大器2給出偏壓。
由電阻器R1C到R5C和第二N溝道MOS晶體管Tr3構(gòu)成一電橋電路6。電阻器R2C和R3C在正電源端VDD和負(fù)電源端VSS之間串聯(lián)。電阻器R1C和N-溝道MOS晶體管Tr4在正電源端VDD和負(fù)電源端VSS之間按順序串聯(lián)。用于連接N溝道MOS晶體管Tr4和電阻器R1C的連接點(diǎn)和用于連接電阻器R2C和電阻器R3C的連接點(diǎn)經(jīng)電阻器R4C和R5C連接，用于連接電阻器R4C和電阻器R5C的連接點(diǎn)連接到OP放大器3的正相輸入端，在該連接點(diǎn)產(chǎn)生的電壓為OP放大器3給出偏壓。
另外，偏置電路7由P溝道MOS晶體管tr10到tr12和N溝道MOS晶體管tr13到tr14構(gòu)成并給出OP放大器1到3的P溝道MOS晶體管tr3和tr4的柵極偏壓，以使P溝道MOS晶體管tr3和tr4進(jìn)入操作狀態(tài)。
接下來，將給出參考圖1的本發(fā)明操作的解釋，同時(shí)說明在附圖各個(gè)端電壓和電流的波形。首先輸入信號進(jìn)入無信號狀態(tài)，圖2表示各個(gè)端電壓和電源電壓之間的關(guān)系，將參照附圖給出描述。附圖中，縱坐標(biāo)表示各個(gè)端子的電壓，橫坐標(biāo)表示電源電壓。這種情況下，負(fù)電源端VSS設(shè)置為0V以構(gòu)成一基準(zhǔn)，相對于正電源端VDD電壓表示各個(gè)端子的電壓。
根據(jù)電橋電路5，第二P溝道MOS晶體管Tr3的柵極和漏極彼此連接，漏極的電壓表示附圖中Tr3的特性曲線。正電源端VDD和負(fù)電源端VSS兩端的電壓由電阻器R2B和R3B分壓，連接電阻器R2B和R3B的連接點(diǎn)進(jìn)入正電源端VDD和負(fù)電源端VSS之間的中間電勢。中間電勢表示圖2的VDD-(VDD-VSS)/2的特性曲線。如附圖所示，在輸入信號的無信號狀態(tài)，OP放大器1的輸出端71、負(fù)相輸入端VINN和正相輸入端VINP的電壓也變成正電源端VDD和負(fù)電源端VSS之間的中間電壓。另外，由電阻器R4B和電阻器R5B分壓連接第二P溝道MOS晶體管Tr3和電阻器R1B連接點(diǎn)的電勢和中間電壓之間的電壓，在連接點(diǎn)75產(chǎn)生具有圖2的75所示特性曲線的電壓。
類似的，根據(jù)電橋電路6，第二N溝道MOS晶體管Tr4的柵極和漏極彼此連接，漏極電壓表示圖3的Tr4的特性曲線。連接電阻器R2C和R3C的連接點(diǎn)進(jìn)入電源端VDD和負(fù)電源端VSS之間的中間電勢。另外，由電阻器R4C和電阻器R5C分壓連接第二N溝道MOS晶體管Tr4和電阻器R1C連接點(diǎn)的電勢和中間電壓之間的電壓，在連接點(diǎn)76產(chǎn)生具有圖3的76所示特性曲線的電壓。
通過在OP放大器2的輸出端72，提供連接點(diǎn)75到OP放大器2正相輸入端的電壓和提供OP放大器1的輸出端71到負(fù)相輸入端的電壓，如圖2的72所示，產(chǎn)生的電壓實(shí)質(zhì)上與第二P溝道MOS晶體管Tr3的漏極電壓相同。該電壓用于第一P溝道MOS晶體管Tr1的柵極，從而構(gòu)成與電源端VDD作為參考的偏壓VB1。
類似的，通過在OP放大器3的輸出端73提供連接點(diǎn)76到OP放大器3的正相輸入端的電壓和提供OP放大器1的輸出端71到負(fù)相輸入端的電壓，如圖3的73所示，產(chǎn)生的電壓實(shí)質(zhì)上與第二N溝道MOS晶體管Tr4的漏極電壓相同。該電壓用于第一N溝道MOS晶體管Tr2的柵極，從而構(gòu)成與電源端VSS作為參考的偏壓VB2。
如圖2的72和圖3的73所示，偏壓VB1和VB2恒定不受電源電壓的影響，可以從低電源電壓在第二P溝道MOS晶體管Tr3和第二N溝道MOS晶體管Tr4的Vth鄰近發(fā)生。從而，如圖4所示，空載電流II1和II2分別從低電源電壓VB3流向第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2而不受電源電壓的影響(也如圖2、圖3所示)?？蛰d電流II1和II2的方向確定為從各個(gè)MOS晶體管源極到漏極的正方向。
無信號狀態(tài)的各個(gè)端電壓波形在特定電源電壓之下成為如圖5所示。附圖中，數(shù)字74表示端74的電壓，即其輸出端OUT和其電壓值變成等于端子71的值。這種情況下，各個(gè)端電流波形如圖6所示。從端子74流向連接到該端子74的頭戴耳機(jī)等等的負(fù)載(未示出)和從負(fù)載到中間電勢的電流I74的值成為0mA，通過合成空載電流II1和空載電流II2。
在特定的電源電壓下，當(dāng)具有圖7所示電壓波形的輸入信號提供給OP放大器1的負(fù)相輸入端時(shí)，在輕負(fù)載情況下，各個(gè)端的電壓波形如圖8所示，電流波形如圖9所示。圖8中，作為端子72的電壓，OP放大器1的輸出信號反向，圖5表示中心在端子72的電勢振蕩，類似的，作為端子73的電壓，OP放大器1的輸出信號反向，圖5表示中心在端子73的電壓振蕩。從而，圖9表示漏極電流ID1和ID2和電流I74。另外，在重負(fù)載的情況下，圖10表示各個(gè)端電壓波形，圖11和圖12分別表示漏極電流ID1和ID2，圖13表示輸出電流I74。另外，圖14表示在圖11到13的定時(shí)a、b和c的放大圖。也從附圖中很明顯，漏極電流ID1和ID2不同時(shí)中斷，提供具有小交叉失真的電壓74和電流I74。
如上所述，根據(jù)該例子，恒定的空載電流流向第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2，Tr1和Tr2構(gòu)成寬電源電壓范圍的電源緩沖器，第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2不同時(shí)關(guān)閉，可以提供具有小交叉失真的輸出信號。
如上所述，根據(jù)該例子，各個(gè)組成部件可集成到同一個(gè)襯底上，第二P溝道MOS晶體管Tr3的溫度特性基本與第一P溝道MOS晶體管Tr1的溫度特性相一致，端子72的電壓工作以消除第一P溝道MOS晶體管Tr1的漏極電流的溫度變化以及實(shí)施第一P溝道MOS晶體管漏極電流的溫度補(bǔ)償。同時(shí)對于第一N溝道MOS晶體管Tr2，通過第二N溝道MOS晶體管執(zhí)行相似的溫度補(bǔ)償。因此，可以穩(wěn)定的操作該放大器的例子而不受溫度變化的影響。
如上所述，分別提供給第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2的OP放大器2和OP放大器3的輸出可以很快地跟隨輸入，可以同等的在低阻抗驅(qū)動第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2，可以改進(jìn)放大器的頻率特性。另外，根據(jù)第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2，從源極看過去保持柵極的高阻抗，通過柵極電容和電阻器形成低通濾波電路而不衰減高頻，由用于設(shè)置柵偏壓的電阻器形成高阻抗，如圖18的相關(guān)技術(shù)所示。
另外，電阻器R1B和R1C設(shè)置為相同的值或大致相同的值，電阻器R2B、R3B、R2C和R3C設(shè)置為相同的值或大致相同的值。電阻器R4B和R4C設(shè)置為充分大于六個(gè)電阻器的值、相同的值或大致相同的值，類似的，電阻器R5B和R5C設(shè)置為充分大于六個(gè)電阻器的值、相同的值或大致相同的值。第一P溝道MOS晶體管Tr1和第二P溝道MOS晶體管Tr3設(shè)置為相同的特性曲線或大致相同的特性曲線，第一N信道MOS晶體管Tr2和第二N溝道MOS晶體管Tr4設(shè)置為相同的特性曲線或大致相同的特性曲線。從而，各個(gè)分散的元件難以依賴絕對值和只改進(jìn)其相對準(zhǔn)確度，空載電流II1和II2的值可以不必調(diào)整的會聚到期望值，從制造的角度來說與元件的分散無關(guān)。
另外，如圖2和3所示，無論端子72和73的電勢高于或低于中間電勢，產(chǎn)生的偏壓足以驅(qū)動第一P溝道MOS晶體管Tr1和第一N溝道MOS晶體管Tr2，相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明，可以執(zhí)行負(fù)載的交流驅(qū)動。
雖然根據(jù)圖1所示的實(shí)施例，通過利用電橋電路5和6的電阻器R2B、R3B、R2C和R3C分別產(chǎn)生中間電勢，如圖15所示，但也可以構(gòu)成公共的中間電勢。另外，當(dāng)正電源端VDD和負(fù)電源端VSS的電勢絕對值是正負(fù)電源電壓時(shí)，例如，正電源端VDD設(shè)置為+1.5V，負(fù)電源端VSS設(shè)置為-1.5V，如圖16所示，公共的中間電勢可以設(shè)置為地電勢GND。
根據(jù)本發(fā)明，為第二和第三放大器的正相輸入端提供的電壓值分別符合第二P溝道MOS晶體管和第二N溝道MOS晶體管的源極和漏極的電壓，第一P溝道MOS晶體管和第一N溝道MOS晶體管構(gòu)成的功率緩沖器經(jīng)第二和第三放大器受第一運(yùn)算放大器的輸出信號的驅(qū)動，相應(yīng)地，可以從低電源電壓提供空載電流而不受電源電壓影響，可以在寬電源電壓范圍內(nèi)提供具有小交叉失真的輸出信號。相應(yīng)地，可以實(shí)現(xiàn)放大器的低電源電壓形式。
另外，第一P溝道MOS晶體管和第二N溝道MOS晶體管的溫度特性變化可以彼此取消，可以改進(jìn)放大器的溫度依賴性。
另外，可以在低阻抗同樣驅(qū)動構(gòu)成功率緩沖器的晶體管的柵極，同時(shí)保持從其源極看過去的高阻抗和改進(jìn)頻率特性。
權(quán)利要求
1.一種放大器包括一第一運(yùn)算放大器，用于接收一輸入信號；一功率緩沖器，連接第一P溝道MOS晶體管和第一N溝道MOS晶體管的各個(gè)漏極，在連接第一P溝道MOS晶體管和第一N溝道MOS晶體管的連接點(diǎn)提供一輸出端；一第二P溝道MOS晶體管，具有與第一P溝道MOS晶體管的溫度特性相同的溫度特性；一第二N溝道MOS晶體管，具有與第一N溝道MOS晶體管的溫度特性相同的溫度特性；一第二運(yùn)算放大器，用于根據(jù)第二P溝道MOS晶體管源極和漏極之間的電壓在其正相輸入端接收一電壓、接收第一運(yùn)算放大器在其負(fù)輸入端的輸出信號、產(chǎn)生構(gòu)成電壓波形電勢中心的輸出信號，該電勢中心比第一P溝道MOS晶體管源極的電勢低相應(yīng)于第二P溝道MOS晶體管源極和漏極之間的電壓量的電勢、和由該輸出信號驅(qū)動第一P溝道MOS晶體管；和一第三運(yùn)算放大器，用于根據(jù)第二N溝道MOS晶體管源極和漏極之間的電壓在其正輸入端接收一電壓、接收來自第一運(yùn)算放大器在其負(fù)相輸入端的輸出信號、產(chǎn)生構(gòu)成電壓波形電勢中心的輸出信號，該電勢中心比第一N溝道MOS晶體管源極的電勢高相應(yīng)于第二N溝道MOS晶體管源極和漏極之間的電壓量、和由該輸出信號驅(qū)動第一N溝道MOS晶體管。
2.一種放大器包括一第一運(yùn)算放大器，用于接收一輸入信號；一功率緩沖器，連接第一P溝道MOS晶體管的源極與在第一電勢的第一電源端、連接第一N溝道MOS晶體管的源極與其電勢低于第一電勢的第二電源端、連接第一P溝道MOS晶體管和第一N溝道MOS晶體管的漏極和在連接漏極的連接點(diǎn)提供輸出端；一第二P溝道MOS晶體管，連接其源極與第一電源端，經(jīng)第一電阻器連接其漏極與第二電源端以及連接其柵極和漏極；一第二N溝道MOS晶體管，連接其源極與第二電源端、經(jīng)第二電阻器連接其漏極與第一電源端以及連接其柵極和漏極；一第二運(yùn)算放大器，接收通過電阻器分壓提供的電壓，在第一電勢和第二電勢之間特定電勢的端子和第二P溝道MOS晶體管在其正相輸入端的漏極之間，接收第一運(yùn)算放大器在其負(fù)相輸入端的輸出信號和用該輸出信號驅(qū)動第一P溝道MOS晶體管；和一第三運(yùn)算放大器，接收通過電阻器分壓提供的電壓，在特定電勢的端子和第二N溝道晶體管在其正相輸入端的漏極之間，接收第一運(yùn)算放大器在其負(fù)相輸入端的輸出信號和用該輸出信號驅(qū)動第一N溝道MOS晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的放大器其中該特定電勢是第一電勢和第二電勢之間的中間電勢，在連接一對電阻器的連接點(diǎn)產(chǎn)生的電壓提供到第二放大器的正相輸入端，這對電阻器連接在特定電勢的端子和第二P溝道MOS晶體管的漏極之間，在連接一對電阻器的連接點(diǎn)產(chǎn)生的電壓提供到第三放大器的正相輸入端，這對電阻器連接在特定電勢的端子和第二N溝道MOS晶體管的漏極之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的任何一個(gè)的放大器，其中在第一運(yùn)算放大器的負(fù)相輸入端和功率緩沖器的輸出端之間提供一反饋電阻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4的任何一個(gè)的放大器，其中為第二運(yùn)算放大器和第三運(yùn)算放大器提供一單位增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5的任何一個(gè)的放大器，其中第一P溝道MOS晶體管、第二P溝道MOS晶體管、第一N溝道MOS晶體管和第二N溝道MOS晶體管在同一襯底上形成。
全文摘要
公開了一種放大器,其中提供在第二和第三放大器2和3正相輸入端的電壓值符合第二P溝道MOS晶體管Tr3和第二N溝道MOS晶體管Tr4源極和漏極之間的電壓,由第一運(yùn)算放大器1的輸出信號經(jīng)第二和第三放大器2和3驅(qū)動構(gòu)成供電緩沖器4的第一P溝道MOS晶體管Tr1和N溝道MOS晶體管Tr2,因此可以從低電源電壓中提供不受電源電壓控制的空載電流,可以提供一種在寬電源電壓范圍內(nèi)具有小的交叉失真的輸出信號并改進(jìn)其溫度依賴性。
文檔編號H03F1/32GK1332518SQ0111711
公開日2002年1月23日 申請日期2001年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月26日
發(fā)明者渡邊伸一 申請人:日本精密電路株式會社