專利名稱：具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到集成電路放大器性能的提高。更特別的是，本發(fā)明涉及到一個放大器的電平轉(zhuǎn)換級的提高。
背景技術(shù)：
在典型的電壓放大器中，幾個NPN共發(fā)射極通常串聯(lián)來得到一個高的電壓增益。在離散的放大器中，大額電容器可用于把來自一個增益階段的交流信號和下一個在放大器中沒有影響直流偏置的電平相結(jié)合。然而，在集成放大器中，大額電容器通常是不可利用的，因為它們需要大量的芯片面積。因此，為了確保有足夠的低頻響應(yīng)，集成放大器的增益級通常是直流耦合。然而，在一個NPN共發(fā)射極增益級的輸出直流電平比它的輸入直流電平高。因此，在一個如此增益級的級聯(lián)上，該直流電平遞增，并且它在最后一級的輸出上比第一級輸入要高出相當(dāng)多。因此輸出的直流電平接近真實的電源電壓，這樣減少了放大器輸出電壓可能的擺動范圍。用互補的NPN和PNP增益級可以避免直流電平的增加，但是通常不使用這種方法，因為單片PNP三極管的增益與頻率特性比較差?？朔绷麟娖皆鲆嬖黾拥囊粋€更好的方式是在每一對增益級中插入一個電平轉(zhuǎn)換級。插入如此一個電平轉(zhuǎn)換級的目的是使直流電平減小，并且在同樣的時間里可以給交流信號提供統(tǒng)一的增益緩沖區(qū)去執(zhí)行。為了實現(xiàn)一個緩沖區(qū)所扮演的角色，同時為了擁有一個相對高的輸入阻抗和一個相對低的輸出阻抗，一個電平轉(zhuǎn)換級是必要的。各式的電路都提及到電平轉(zhuǎn)換級。一個普及常用的電平轉(zhuǎn)換電路是LMl 18運算放大器，采用一個微分的PNP跨導(dǎo)級來驅(qū)動一個差分的電流鏡。電平轉(zhuǎn)換級放在差分輸入級和一個主增益級之間。在這樣的設(shè)計中，電平轉(zhuǎn)換級的PNP三極管的有害的影響可以通過前饋補償?shù)氖褂玫玫綔p少。在放大電路中，前饋補償可以繞過緩慢的PNP電平轉(zhuǎn)換級，在高頻階段把差動輸入信號轉(zhuǎn)換到單端信號提供的電平轉(zhuǎn)換級是可行的。這已經(jīng)在LM118里得到實現(xiàn)，比如，用一個旁路電容可以消除提供給電平轉(zhuǎn)換級的高頻信號的一半，并且它擴展了運算放大器的有用帶寬。但這個旁路電容可能會導(dǎo)致設(shè)置時間的問題。申請人:已經(jīng)發(fā)明了一種改良的方法從差動輸入級提供一個單端信號給隨后沒有旁路電容的電平轉(zhuǎn)換級(或是其他類型的第二級電路)。這里通過直接耦合成功的只有輸入級的耦合到電平轉(zhuǎn)換級的一個端子，給輸入產(chǎn)生一個參考信號到電平轉(zhuǎn)換級的另一端來追蹤直接耦合的信號的無控直流組成部分。用在LM118常規(guī)的電平轉(zhuǎn)換級的類型有不足，因為它減少了放大器共模輸入電壓范圍的上限，導(dǎo)致這個值明顯低于正電源電壓。這是因為，有一些限制需要電平轉(zhuǎn)換級的輸入直流電平要比放大器的正電源電壓低至少一個伏特。這種不利在放大器設(shè)計時或在低電源電壓工作時會特別明顯。電平轉(zhuǎn)換電路的LMl 18類型也有不足，差分PNP三極管和電流鏡相結(jié)合，會弓I入一個相位延遲，對于給定的帶寬，會削弱放大器的穩(wěn)定性。在LM118里，一半的高頻信號在進入電平轉(zhuǎn)移級會被旁路電容消除，另一半的高頻信號在同一時間會被反饋到電平轉(zhuǎn)換級，它一直圍繞著這一級進行反饋。該高頻信號通過電平轉(zhuǎn)換級出現(xiàn)在電平轉(zhuǎn)換級的輸出會異相端伴隨著前饋高頻信號。通過電平轉(zhuǎn)換級的產(chǎn)生相位轉(zhuǎn)移的一個主要原因是信號通過電流鏡的PNP三極管的需要進行差分運算。這個相位轉(zhuǎn)移導(dǎo)致信號通過電平轉(zhuǎn)換級來干預(yù)前饋信號，產(chǎn)生上述對于穩(wěn)定性的干擾。然而，電平轉(zhuǎn)換電路不需要高頻信號去通過電流鏡將會有相對較少的相位平移，為了用在電平轉(zhuǎn)換級前是單端的前饋補償放大器，我們將提供一個更合適的電平轉(zhuǎn)換電路。在其他已知的運算放大電路中，LMlOlA和LM741，電平轉(zhuǎn)換和差分到單端的轉(zhuǎn)換在輸入級已經(jīng)被實現(xiàn)了。該輸入級包括一對差分的NPN三極管，其發(fā)射級耦合到一對電平轉(zhuǎn)移的PNP三極管，從而驅(qū)動電流鏡電路。該PNP三極管通常由電流源驅(qū)動連接到每個PNP三極管基極。被每個PNP三極管傳導(dǎo)的電流都是差分的，這樣在每一個差動輸入的變化會讓PNP三極管傳導(dǎo)的電流產(chǎn)生變化，也會導(dǎo)致電流鏡每端傳導(dǎo)的電流產(chǎn)生變化。不利的是，PNP三極管的差分運算和電流鏡在高頻信號上會產(chǎn)生顯著的相位延遲，類似于LM118的電平轉(zhuǎn)換級。鑒于上述情況，最好給電平轉(zhuǎn)換級提供一個不需要它的輸入電壓明顯比正電源電壓低的電路，從而避免該電平轉(zhuǎn)換級將限制共模輸入電壓的范圍和放大電路的在低壓情況下運算的可能性。它最好還提供一個不需要單端高頻信號來通過電流鏡的電平轉(zhuǎn)換級，從而避免在電平轉(zhuǎn)換級上多余的相位延遲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一個改進的不會限制共模輸入電壓范圍以及集成電路差分放大器的低壓運算的電平轉(zhuǎn)換級電路。提供一個改進的電平轉(zhuǎn)換級，在不犧牲放大器的共模輸入電壓范圍的條件下可以控制其跨導(dǎo)，也是本發(fā)明的一個目的。提供一個在其中電流平衡用于得到增益的提高的電平轉(zhuǎn)換級是本發(fā)明進一步的目的。提供一個改進的電平轉(zhuǎn)換級，在其中電流鏡可以被提供，為了在沒有引入額外的相位延遲到送到該級的一條高頻單端信號的電平轉(zhuǎn)換級的兩個電路支路之間得到直流平衡，這是本發(fā)明的另一個目的。本發(fā)明的技術(shù)解決方案上述和其他本發(fā)明的目的通過包括一對NPN三極管、一對電阻和一對PNP三極管的電平轉(zhuǎn)換級電路完成。該電平轉(zhuǎn)換級用NPN發(fā)射極跟隨器來跟蹤差分輸入級的輸出電壓。來自發(fā)射極的電壓輸出被通過一對連接到PNP三極管的發(fā)射極的電阻耦合到發(fā)射極的輸出端轉(zhuǎn)換成響應(yīng)電流。該PNP三極管被偏置在一個控制電壓上，那么一個PNP三極管的基極-發(fā)射極電壓的變化不能導(dǎo)致另一個PNP三極管基極-發(fā)射極電壓的變化。從PNP三極管流出的無差分電流然后流入電流鏡電路來保證直流平衡。在一個優(yōu)先的實施方案中，電平轉(zhuǎn)移級的增益是通過增加三極管來配合流入電路兩邊的電流增加的。對比文獻，發(fā)明專利電平移位電路，申請?zhí)?00810189114.X。


上述和本發(fā)明的其他目的在下面將會結(jié)合具體電路圖進行詳細描述，這會使本發(fā)明更加具體化，其中圖1是常規(guī)放大器的簡化框圖。圖2是包括本發(fā)明電平轉(zhuǎn)移級的具體化表現(xiàn)的運算放大器的簡化框圖。圖3是包括一個本發(fā)明電平轉(zhuǎn)換級優(yōu)先級的具體化表現(xiàn)的運算放大器的簡化框圖。
具體實施例方式圖1表現(xiàn)的是一個簡化的通用的運算放大器100，包括一個差分輸入級IOOa和一個電平轉(zhuǎn)換級100b，三極管101和102，電流源103和104，和來自差分輸入級IOOa的電阻105、108和109。差分輸入電壓適用在同相輸入端106和放大器100的反相輸入端107之間產(chǎn)生一個放大的差分電壓出現(xiàn)在三極管101、102的集電極之間。在電平轉(zhuǎn)換級IOOb上該電壓施加在PNP三極管110和111的基極，并在PNP三極管110和111的集電極上轉(zhuǎn)換成差分電流。給PNP三極管110和111的靜態(tài)電流是由電阻112和113的阻值所決定的。該差分電流流入電流鏡100c，包括三極管115和116，把差分電流轉(zhuǎn)換到在三極管116集電極的單端電壓。三極管117和電阻118給三極管115和116提供基極電流。在三極管116的集電極上單端電壓是由增益級119和緩沖級120放大的。緩沖級120的輸出是耦合到放大器100的輸出端Vo上去的。窄帶和前饋頻率補償分別由電容器121和122提供。提供的旁路電容消除了提供到電平轉(zhuǎn)移級的一半的高頻信號?！獋€有通用的電平轉(zhuǎn)換級的運算放大器的設(shè)計就像上述所描述的包括一些折中的方法，在其中共模輸入范圍在放大器增益的消耗下可以唯一地得到增加，放大器的轉(zhuǎn)換速率，或者是電平轉(zhuǎn)換級的跨導(dǎo)。這些折中的方法和在三極管101和102的偏置電壓的選擇是緊密相連的，這些在下面段落會更加全面地描述。差分輸入級的增益是和電阻108和109的阻值成比例的，因此是和這些電阻上的電壓成比例的。放大器的增益因此是在三極管101和102的集電極上影響偏置電壓的選擇的一個因素。放大器的轉(zhuǎn)換速率和由電流源103和104提供的電流除以電容器121的值成比例。最小容量是由頻率補償?shù)囊蛩厮拗频?，所以轉(zhuǎn)換速率可以通過增加由電流源103和104提供的電流得到增加，增加這些電流可以讓電阻108和109上的電壓得到增加。因此，轉(zhuǎn)換率的優(yōu)化會影響在三極管101和102的集電極上的偏置電壓的選擇。第三個參數(shù)值的影響和被三極管101和102的集電極電壓影響是由于PNP電平轉(zhuǎn)換的互導(dǎo)。PNP三極管110和111引入一個極點到放大器的轉(zhuǎn)移功能端，因此限制了放大器的帶寬。前饋電容的存在使轉(zhuǎn)換功能端引入一個零點。零點的頻率由前饋電容值和PNP電平轉(zhuǎn)換的互導(dǎo)所決定。因此，通過對這些參數(shù)的仔細調(diào)節(jié)，極點和零點可以互相抵消，這樣做時，放大器的帶寬也增加了。PNP的電平轉(zhuǎn)換的互導(dǎo)和三極管110和111發(fā)射極的電阻總值及電阻112和113的阻值成反比。三極管110和111的發(fā)射極電阻阻值反過來又和這些二極管的發(fā)射極電流成反比。該發(fā)射極電流的大小由在三極管114的負極電壓和三極管110和111的發(fā)射極電壓除以電阻112和113的值之間的差異所決定的。電平轉(zhuǎn)移的互導(dǎo)因此可以通過操控電阻112和113的阻值或者引入一個附加的電壓到三極管110和111的發(fā)射極電路中被設(shè)置成理想電平(比如，用三極管114)。這些操作影響在三極管101和102的集電極的偏置電壓的選擇。三極管101和102的集電極電壓直接影響共模輸入電壓的范圍。三極管101和102的集電極-基極接頭必須反向偏置，所以任何集電極電壓的減少會導(dǎo)致可以應(yīng)用于三極管101和102來阻止輸入級的飽和度的最大電壓的減小。因此在運算放大器上用一個通用的電平轉(zhuǎn)移級就像在圖1上展現(xiàn)的一樣，共模輸入電壓范圍被增益、轉(zhuǎn)移速率和前饋補償?shù)目紤]所限制。如上述所描述的共模輸入電壓范圍的限制在圖2中本發(fā)明的具體化實施中消除了。在放大器電路200中，三極管110和111的基極不再由差分輸入級IlOa的輸出端所驅(qū)動；反而，它們連接到一個偏置電壓電路203上，其中，比如，可能包括如圖所示的由三極管接法的晶體管204、205及連接在電源正極和三極管110和111基極之間的電阻206所組成的電壓設(shè)定串203a，和一個連接在三極管110和111及電源負極之間的電流源203b包括由偏置電壓VBIAS驅(qū)動的晶體管207和一個發(fā)射極電阻208。差分輸入級的輸出端現(xiàn)在連接到NPN三極管201和202的基極上來作為發(fā)射極跟隨器。然而，因為NPN三極管210和202在電平轉(zhuǎn)移級200b的每一邊增加了一個相位反轉(zhuǎn)不會存在在圖1通用的電平轉(zhuǎn)移級IOOb上。輸入級的輸出端在連接它們到電平轉(zhuǎn)移換是反相的。更特別的是，在三極管101的集電極的信號輸出端是連接在三極管202的基極上的(即來自輸入級的非反相端的差分輸出端連接到放大器的下一級119的電平轉(zhuǎn)移級的一側(cè))，在三極管102的集電極上被分流的輸出端連接在三極管201的基極(即來自輸入級的反相端的被分流的差分輸出端連接到放大器的下一級119的電平轉(zhuǎn)移級的另一側(cè))。三極管210和202，像圖1中的三極管110和111，在電平轉(zhuǎn)換級的輸入端提供一個有阻抗的緩沖區(qū)。三極管基極的高輸入阻抗會阻礙正在裝載輸入級的電平轉(zhuǎn)換級。三極管201和202的集電極是連接在正電源電壓上的，并且它們的發(fā)射極各自連接到通過電阻112和113的三極管110和111的發(fā)射極上。伴隨著使用本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換級200b，該要求通過電平轉(zhuǎn)換級加負擔(dān)于三極管101和102的集電極電壓被消除了。三極管201和202可以在很低的集電極-基極電壓下也能工作，所以三極管101和102的集電極電壓可以非常接近正電源電壓。三極管114上的電壓，電阻112和113，和三極管110和111的發(fā)射極-基極的結(jié)合點不再出現(xiàn)在三極管101和102和正電源電壓之間。因此，該共模輸入范圍的上限被拓寬，即在三極管101和102的集電極-基極結(jié)合點上共模輸入電壓成為正向偏置并增加了。上述如圖1所示的電平轉(zhuǎn)換級通常在正電源電壓和三極管101和102的集電極之間降低大約兩個伏特。與此相反，本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換級允許施加的電壓被減少了大約一伏特或是更少，這是可取的低電壓電路。除了增加共模輸入電壓范圍，本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換級也允許對電平轉(zhuǎn)換級采取更多靈活的控制。三極管201和202的發(fā)射極電壓比差分輸入級的集電極電壓低O. 7伏，并且三極管110和111的發(fā)射極電壓比由偏置電壓電路203提供的偏置電壓高O. 7伏。因此，電阻112和113上的電壓是確定的，并且流過它們的電流也更加好控制，通過改變電阻112和113的阻值或通過改變偏置電壓都可以實現(xiàn)。就這樣，電平轉(zhuǎn)換級的互導(dǎo)可以在沒有危及放大器的共模輸入電壓范圍得到控制。偏置電壓電路203保持三極管110和111的基極在一個穩(wěn)定的電壓，如此在輸入端對于三極管201或者202的一個變化會導(dǎo)致在電平轉(zhuǎn)換級各自的一邊由PNP三極管傳導(dǎo)的電流發(fā)生變化。被另外一個PNP三極管傳導(dǎo)的電流不會變化(假設(shè)它這邊的輸入不會變化)，因為該PNP三極管的基極-發(fā)射極的偏置沒有發(fā)生變化。因此由PNP三極管110和111任意一個傳導(dǎo)的電流是非差分的，因為它是由放大器119傳導(dǎo)的輸出電流。由于該非差分的運算，一個單端高頻輸入信號施加到三極管202的基極上不會通過電平轉(zhuǎn)換級的電流鏡電路，但是相反它通過NPN三極管202、電阻113和PNP三極管111直接耦合到放大器119上，和通過電容122的前饋是一樣的。因此通過電平轉(zhuǎn)換級的高頻信號通路的相位轉(zhuǎn)移被最小化了。在圖2中電路的一個輕微的不足(和圖1中電路一樣)是由流過放大器119的(非理想)輸入端的電流導(dǎo)致的增益缺失。該電流的流動導(dǎo)致在電流流動時在電平轉(zhuǎn)換級200b的兩個支路不平衡。額外的差分輸入電壓必須加到放大器上來補償這個不平衡。因此，該電流的不平衡減少了放大器的凈增益。圖3展示了一個放大器300簡化的框圖，利用本發(fā)明電平轉(zhuǎn)換級的一個合適的具體化措施300b，300b包括一個可以用來消除由電流不平衡引起的增益缺失的提高增益的電路。放大器119和120是由零件303通過308表現(xiàn)出來的，并且三極管303的基極電流代表著在圖2中流進放大器119的不平衡電流。電流的平衡根本上是由三極管302完成的。假設(shè)暫時的集電極電流和發(fā)射極電流大體上是相同的，任意集電極電流流進三極管303也會流進三極管302。因此這兩個三極管的基極電流也基本上是一樣的。三極管303的基極電流是通過三極管202提供的。因此，來自互導(dǎo)級兩邊的同等增量的電流，導(dǎo)致在一個平衡的電流中耗盡。電流的平衡伴隨著三極管301的加入得到了更好的改善。該三極管的基極電流等同于三極管117的基極電流，因為這兩個三極管的集電極-發(fā)射極電路是串聯(lián)的。因此，來自三極管117的基極電流是通過來自三極管301的基極電流來保持平衡的。電流的平衡導(dǎo)致來自互導(dǎo)級兩端的電流都相同，不管由放大器提供多大的輸出電流。因此，為了平衡電流附加的差分輸入電壓沒有必要了，并且放大器的增益因此增加了。本發(fā)明特別適合用在一個前饋補償?shù)姆糯笃魃希诶锩嬖撔盘柾ǖ朗菃味说脑诟哳l時優(yōu)先到達電平轉(zhuǎn)換級，比如通過一個旁路電容，或者，更合適的，通過用相關(guān)的電壓發(fā)生器電路取代并聯(lián)的通路來跟隨輸入級的單端輸出的無控直流成分。就如先前所討論的，本發(fā)明允許一個單端高頻信號加到三極管202的基極在沒有通過電平轉(zhuǎn)移級的電流鏡的負荷就被電平轉(zhuǎn)換了。因此，一個改善過的電平轉(zhuǎn)移級的具體化措施已經(jīng)被描述了。盡管本發(fā)明的具體化措施是結(jié)合和其他具體參數(shù)被描述的，但圖解是為了說明本發(fā)明的目的，而不是局限本發(fā)明，并且本發(fā)明只有通過以上權(quán)利要求才會被限制。
權(quán)利要求
1.一種具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征是電平轉(zhuǎn)換級有第一和第二輸入端子及一個第三端子，該階段包括 電壓跟隨器連接到第一及第二輸入端來提供高輸入阻抗，電源信號提供的低輸出阻抗的整體增益放大分別適用于第一及第二輸入端，電壓跟隨器提供電壓信號給第一及第二電壓跟隨器的輸出端子； 互導(dǎo)的裝置連接到第一及第二電壓跟隨器的輸出端子用來傳導(dǎo)，在電壓跟隨器的輸出端和互導(dǎo)裝置的第一及第二輸出端之間，第一和第二電流大小不同的非差異很大的比例變化的電壓信號分別在第一和第二電壓跟隨器的輸出端；一個電流鏡像具有把第一個電流輸入耦合到互導(dǎo)裝置的第二個輸出端和第三個端子，使輸出電流產(chǎn)生在第三個端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征是其中，互導(dǎo)裝置包括第一和第二互導(dǎo)電路，每個電路包括 一個電阻有第一和第二端子，第一個端子被耦合到電壓跟隨器的輸出端；一個PNP三極管的發(fā)射極耦合到電阻器的第二個端子，并且集電極被耦合到互導(dǎo)裝置的一個輸出端，即電流是由電壓跟隨器的輸出端產(chǎn)生的，該電流實質(zhì)上和一個應(yīng)用在輸入端的電壓和偏置電壓之間的差值成比例； 其中電壓跟隨器包括第一和第二電壓跟隨電路，每個電路包括一個集電極耦合到電源電壓，基極耦合到一個輸入端并且發(fā)射極耦合到電壓跟隨器輸出端的NPN三極管； 其中鏡像電流源包括第一個NPN三極管的集電極耦合到第一個鏡像電流源的第一個電流輸入端；第二個NPN三極管的基極耦合到第一個NPN三極管的基極，它的發(fā)射極耦合到第一個NPN三極管的發(fā)射極，并且它的集電極耦合到鏡像電流源的第二個電流輸入端；該裝置耦合到第一和第二 NPN三極管的基極，從而偏置鏡像電流源的第一和第二 NPN三極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征是其中一個共同的預(yù)定偏置電壓加載到第一和第二導(dǎo)電路的PNP三極管的基極； 其中該偏移裝置包括一個并聯(lián)稱合在第一個和第二個NPN三極管基極-射極電路的電阻，和一個其基極耦合到第一個NPN三極管的集電極，其集電極與電源相連，并且它的發(fā)射極與第一個和第二個NPN三極管的基極相連的第三個NPN三極管； 其中偏移裝置包括一個并聯(lián)稱合在第一個和第二個NPN三極管基極-射極電路的電阻，基極與第一個NPN三極管的集電極相連，發(fā)射極與第一個和第二個NPN三極管的基極相連的第三個NPN三極管；發(fā)射極和第三個三極管的集電極相連，集電極與電源電壓相連并且基極耦合到跨導(dǎo)電路的第四個NPN三極管，其中第三個和第四個三極管傳導(dǎo)電流用來去除通過跨導(dǎo)裝置傳導(dǎo)的第一級和第二級電流中過量的電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征是 一對NPN三極管，其中一個的基極與第三個端子相連用來在其發(fā)射極提供一個輸出信號，另外一個的基極與跨導(dǎo)電路相連，其中這對NPN三極管傳導(dǎo)電流用來去除通過跨導(dǎo)裝置傳導(dǎo)的第一級和第二級電流中過量的電流； 在一個單片集成的電路里具有差分輸入級，其中一個電平轉(zhuǎn)換電路擁有第一個、第二個及第三個端口，有一個方法把在第一個和第二個端口不同電壓的直流電平轉(zhuǎn)換成一個單端的電壓，這個方法包括以下步驟 第一個端子的跟隨電壓的變化和第一個低阻抗電壓源來提供其變化能夠重復(fù)第一個端子的電壓變化的中間段的電壓；第二個端子的跟隨電壓的變化和第二個低阻抗電壓源來提供其變化能夠重復(fù)第二個端子的電壓變化的中間段的電壓；產(chǎn)生的第一個差分電流大體上和第一個中頻電壓成比例；產(chǎn)生的第二個差分電流和第二個中頻電壓成比例；并且在第三個端子產(chǎn)生的電流大體上等同于在第一個電流和第二個電路之間的差異。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征是其中分別由第一個和第二個NPN三極管產(chǎn)生到各自基極的第一個和第二個無差別電流應(yīng)用于預(yù)定的偏置電壓； 其中差分電流是在第一個PNP三極管的集電極上產(chǎn)生的，第二個差分電流是在第二個PNP三極管上產(chǎn)生的，該方法進一步包括減去的第一個PNP三極管的一個平衡電流傳導(dǎo)的發(fā)射極電流等同于由第三個端子產(chǎn)生的電流，其中轉(zhuǎn)換的增益可以得到增加； 其中第一個差分電流是在第一個PNP三極管的集電極上產(chǎn)生的并且其大小由于第一個鏡像電流源晶體管而降低，第二個差分電流是在第二個PNP三極管的集電極上產(chǎn)生的并且其大小部分由于第二個鏡像電流源晶體管而降低并且由第三個端子傳導(dǎo)，該方法進一步包括去除第一個和第二個差分電流中的一種來控制鏡像電流晶體管的電流，并去除來自兩種中的另外一種的平衡電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征是其中預(yù)定的偏置電壓加載到第一個PNP三極管的基極，大體上等同于預(yù)定偏置電壓加載到第二個PNP三極管的基極上； 其中平衡電流是第二個PNP三極管發(fā)射極被去除的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征是其中控制電流和平衡電流分別由NPN三極管的基極電流除去。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征是該電路是為了提高一個放大器的電平轉(zhuǎn)換級的增益，該級包括一個擁有兩個分支和一個提供給每個分支電流的鏡像電流電路的差分電平轉(zhuǎn)移電路，電平轉(zhuǎn)移電路的兩個分支產(chǎn)生第一個和第二個電流各自給第一個和第二個輸入信號適應(yīng)該級做出響應(yīng)的獨立性，鏡像電流源電路產(chǎn)生相應(yīng)第一和第二個電流的單端輸出電流，該輸出電流提供給在放大器增益級的一個三極管的基極，并且該增益級的三極管擁有一個引導(dǎo)電流響應(yīng)輸出電流的集電極-發(fā)射極電路，該改善電路包括 一個擁有基極連在電平轉(zhuǎn)換級的三極管，一個連接到可以基本上傳導(dǎo)所有被增益級三極管的集電極-發(fā)射極電路傳導(dǎo)的電流的集電極-發(fā)射極電路，其中第一個平衡三極管的基極引出的電流大體上等同于通過補償給在通過增益級三極管的基極引出的輸出電流引起的第一和第二個電流平靜電平的不平衡增加電平轉(zhuǎn)移級的輸出電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征是該增益提高的電路進一步包括 一個擁有連接在電平轉(zhuǎn)換級的基極的第二個平衡晶體管，和一個連接到大體上傳導(dǎo)所有通過控制三極管的集電極-發(fā)射極電路傳導(dǎo)的電流的集電極-發(fā)射極電路，其中第二個平衡三極管的基極引出的電流大體上等同于通過補償給在通過增益級三極管的基極引出的輸出電流引起的第一和第二個電流平靜電平的不平衡增加電平轉(zhuǎn)換級的輸出電流。
全文摘要
一種具有高增益的電平轉(zhuǎn)換電路，它不限制運算放大器共模輸入范圍的上限。當(dāng)運算放大器在指定的低電源電壓下運行時，共模輸入范圍的上限是特別重要的。運算放大器的重要參數(shù)，如該放大器的增益和轉(zhuǎn)換速率，可以在不影響共模輸入電壓范圍的情況下被控制。電平轉(zhuǎn)換級電路工作在非差分方式以避免差分電路的穩(wěn)定性問題。進一步的改進是使用電流的平衡來實現(xiàn)增益的增強。
文檔編號H03F3/45GK103066935SQ201210567900
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者包興坤 申請人:蘇州硅智源微電子有限公司