專利名稱：一種具有溫度補(bǔ)償功能的對(duì)數(shù)放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種以集成電路方式實(shí)現(xiàn)的具有溫度補(bǔ)償功能的對(duì)數(shù)放大器。利用工作在線性區(qū)的金屬氧化物晶體管的導(dǎo)通電阻主要由其柵極-源極電壓控制的特點(diǎn)，使得來(lái)自帶隙基準(zhǔn)的偏置電流的與絕對(duì)溫度成正比的特性和基本對(duì)數(shù)放大器的系數(shù)與絕對(duì)溫度成正比的特性相抵消，同時(shí)利用減法器消除上述補(bǔ)償方法所引入的與絕對(duì)溫度成正比的直流偏移量，完全在片內(nèi)實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
在信號(hào)壓縮與計(jì)算中，對(duì)數(shù)放大器一直扮演著重要角色。盡管在計(jì)算應(yīng)用中數(shù)字
集成電路幾乎全部取代了對(duì)數(shù)放大器，但工程師們還是采用對(duì)數(shù)放大器進(jìn)行信號(hào)壓縮。對(duì)數(shù)放大器的輸出和輸入之間為對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，利用對(duì)數(shù)函數(shù)的壓縮特性可以對(duì)寬動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)進(jìn)行壓縮，因而可以降低對(duì)量化模擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率要求，進(jìn)而降低系統(tǒng)成本。因此，對(duì)數(shù)放大器仍是許多視頻信號(hào)處理、醫(yī)療設(shè)備、測(cè)試、射頻收發(fā)等系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。一般利用雙極型晶體管中集電極電流與基極-發(fā)射極電壓的指數(shù)關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)放大器，運(yùn)算放大器的反饋?zhàn)饔每梢源_保所有信號(hào)電流由雙極型晶體管的集電極吸入，進(jìn)而在雙極型晶體管的發(fā)射極產(chǎn)生對(duì)數(shù)關(guān)系的電壓信號(hào)。這里會(huì)有兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是反向飽和電流大小的受溫度影響；另一個(gè)是輸出結(jié)果中有一個(gè)大小為熱電壓的系數(shù)，它是與絕對(duì)溫度成正比的。前者通過(guò)兩個(gè)相同尺寸和連接方式的雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓相減來(lái)消除反向飽和電流的影響，可以很容易在片內(nèi)實(shí)現(xiàn)；后者則一般通過(guò)選擇合適的電阻溫度探測(cè)器和設(shè)置放大器的反饋電阻來(lái)盡量消除系數(shù)的與絕對(duì)溫度成正比的特性，這一般只能片外實(shí)現(xiàn)，而且需要額外的溫度監(jiān)視電路和具有溫度系數(shù)的電阻，并利用復(fù)雜的數(shù)字集成電路進(jìn)行校正。雖然這樣可以實(shí)現(xiàn)很精確的輸出與輸入的對(duì)數(shù)特性，但是這無(wú)疑使得系統(tǒng)變得復(fù)雜，無(wú)法單片集成，限制了對(duì)數(shù)電路的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)以模擬集成電路的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)放大器的溫度補(bǔ)償，可應(yīng)用于諸如無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)射頻收發(fā)機(jī)芯片等低成本、單片系統(tǒng)集成的應(yīng)用中。對(duì)于恒包絡(luò)解調(diào)的射頻信號(hào)接收系統(tǒng)，其信號(hào)接收鏈路的增益需要根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整，以使送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基帶模擬信號(hào)具有恒定的幅度。盡管接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)可以在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)，但是步驟復(fù)雜，檢測(cè)范圍小，精度差。目前接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)主要采用模擬電路的方法實(shí)現(xiàn)，但是大多數(shù)模擬電路實(shí)現(xiàn)的接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果是與輸入信號(hào)幅度呈線性關(guān)系的。因此對(duì)于特定分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對(duì)接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果作對(duì)數(shù)運(yùn)算之后再送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以提高信號(hào)強(qiáng)度的檢測(cè)范圍。隨著無(wú)線通訊系統(tǒng)中信息調(diào)制速率的提高，對(duì)于自動(dòng)增益控制環(huán)路的響應(yīng)速度提出越來(lái)越高的要求，因此對(duì)于接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)器檢測(cè)的信號(hào)包絡(luò)值使用對(duì)數(shù)放大器進(jìn)行壓縮，是縮小自動(dòng)增益控制環(huán)路穩(wěn)定時(shí)間的重要途徑。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以以集成電路方式實(shí)現(xiàn)的具有溫度補(bǔ)償功能的對(duì)數(shù)放大器。傳統(tǒng)對(duì)數(shù)放大器面臨嚴(yán)重的溫度漂移問(wèn)題，而主流補(bǔ)償方法都不可避免的需要片外元件，同時(shí)需要復(fù)雜的數(shù)字校正電路，因而造成傳統(tǒng)對(duì)數(shù)放大器的應(yīng)用環(huán)境受到限制。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種具有溫度補(bǔ)償功能的對(duì)數(shù)放大器，該對(duì)數(shù)放大器包括基本對(duì)數(shù)電路、溫度補(bǔ)償電路、溫度補(bǔ)償輔助電路和PMOS管柵極電壓控制環(huán)路；基本對(duì)數(shù)電路，對(duì)輸入信號(hào)作對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化，且這個(gè)對(duì)數(shù)信號(hào)具有一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的系數(shù)；溫度補(bǔ)償電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)上述對(duì)數(shù)信號(hào)的溫度系數(shù)的消除；·[0010]溫度補(bǔ)償輔助電路，用于消除溫度補(bǔ)償電路在消除溫度系數(shù)過(guò)程中產(chǎn)生的隨溫度變化的直流偏移量，最終得到不隨溫度變化的對(duì)數(shù)信號(hào)； PMOS管柵極電壓控制環(huán)路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度補(bǔ)償電路和溫度補(bǔ)償輔助電路的溫度控制。 優(yōu)選的，基本對(duì)數(shù)電路包括第一電阻，第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器，第一 NPN型雙極晶體管和第二 NPN型雙極晶體管，第一緩沖器及第一恒流源；溫度補(bǔ)償電路包括第二 PMOS管，第三電阻以及第二電壓運(yùn)算放大器；溫度補(bǔ)償輔助電路包括第二電阻和第四電阻，第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器和第三電壓運(yùn)算放大器，第三NPN型雙極晶體管和第四NPN型雙極晶體管，第二緩沖器，第二恒流源、第三PMOS管以及減法器；PMOS管柵極電壓控制環(huán)路包括第一 PMOS管，第五電阻，第三恒流源和第四恒流源及第一電壓運(yùn)算放大器；其連接關(guān)系如下第一電阻的正端接輸入信號(hào)，其負(fù)端接第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的負(fù)相輸入端；第一 NPN型雙極晶體管的集電極分別與其基極、第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的負(fù)相輸入端相連；第一 NPN型雙極晶體管的發(fā)射極接第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的輸出端，同時(shí)第一NPN型雙極晶體管的發(fā)射極經(jīng)第一緩沖器與第二 NPN型雙極晶體管的發(fā)射極相連接；第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的正相輸入端接第一偏置電壓；第二 NPN型雙極晶體管的基極和集電極相連，并分別與第二電壓運(yùn)算放大器的正相輸入端、第一恒流源連接；第二 PMOS管的源極接第三偏置電壓，其漏極接第二電壓運(yùn)算放大器的負(fù)相輸入端和第三電阻的正端；第三電阻的負(fù)端接第二電壓運(yùn)算放大器的輸出端；第一運(yùn)算放大器的同相輸入端分別與第一 PMOS管的漏極、第四恒流源連接；第一電壓運(yùn)算放大器的負(fù)相輸入端分別與第五電阻的負(fù)端、與絕對(duì)溫度成正比的第三恒流源連接，第一電壓運(yùn)算放大器的輸出端分別連接第一 PMOS管、第二 PMOS管和第三PMOS管的柵極；第五電阻的正端和第一 PMOS管、第二 PMOS管和第三PMOS管的源極都接第三偏置電壓；第二電阻的正端接第二偏置電壓，第二電阻的負(fù)端分別接第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的反相輸入端和第三NPN型雙極管的基極和集電極；第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的同相輸入端接第一偏置電壓，第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的輸出端接第三NPN型雙極晶體管的發(fā)射極，同時(shí)第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器的輸出端經(jīng)過(guò)第二緩沖器與第四NPN型雙極晶體管的發(fā)射極相連；第四NPN型雙極晶體管的基極與集電極相連，同時(shí)接第二恒流源和第三電壓運(yùn)算放大器的同相輸入端；第三電壓運(yùn)算放大器的反相輸入端分別接第三PMOS管的漏極和第四電阻的正端，其輸出端分別接第四電阻的負(fù)端和減法器的負(fù)端。有益效果該對(duì)數(shù)放大器的特點(diǎn)在于完全在片內(nèi)實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償，使得應(yīng)用對(duì)數(shù)放大器的系統(tǒng)可以單芯片集成。仿真結(jié)果表明，該對(duì)數(shù)放大器明顯抑制了溫度的影響。

圖I為本實(shí)用新型的四個(gè)組成部分的框圖；圖2為本實(shí)用新型的具體電路圖；圖3為未進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)傳統(tǒng)對(duì)數(shù)電路輸入輸出特性的仿真結(jié)果；圖4為本實(shí)用新型輸入輸出特性的仿真結(jié)果。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型提供了一種不需要片外元件的溫度補(bǔ)償方法。該方法利用帶隙基準(zhǔn)中雙極晶體管的偏置電流的與絕對(duì)溫度成正比的特性，以及工作在線性區(qū)的PMOS管的導(dǎo)通電阻只受其柵源電壓控制的特點(diǎn)，使得基本對(duì)數(shù)放大器產(chǎn)生的對(duì)數(shù)信號(hào)的系數(shù)的溫度漂移特性被補(bǔ)償。本實(shí)用新型提供了一種具有溫度補(bǔ)償功能的對(duì)數(shù)放大器，為了以集成電路的方式實(shí)現(xiàn)，利用帶隙基準(zhǔn)中雙極型晶體管的偏置電流與絕對(duì)溫度成正比的特性和柵源電壓對(duì)工作在線性區(qū)的金屬氧化物晶體管的導(dǎo)通電阻大小的控制作用，使得工作在線性區(qū)的金屬氧化物晶體管的導(dǎo)通電阻大小與絕對(duì)溫度成正比。由傳統(tǒng)對(duì)數(shù)放大器產(chǎn)生的與絕對(duì)溫度成正比的信號(hào)在同相放大器結(jié)構(gòu)中，被工作在線性區(qū)的金屬氧化物晶體管的導(dǎo)通電阻的溫度特性所補(bǔ)償，得到不隨溫度變化的對(duì)數(shù)信號(hào)。溫度補(bǔ)償輔助電路和減法器則消除了上述溫度補(bǔ)償帶來(lái)的信號(hào)中直流偏移量的溫度漂移問(wèn)題。在這樣就避免了傳統(tǒng)的在片外接熱敏電阻和進(jìn)行數(shù)字校正以消除溫度變化的影響所帶來(lái)的系統(tǒng)復(fù)雜化，有利于提高應(yīng)用系統(tǒng)的集成度。本實(shí)用新型的對(duì)數(shù)放大器利用帶隙基準(zhǔn)中的雙極晶體管的偏置電流與絕對(duì)溫度成正比(以下簡(jiǎn)稱PTAT)的特點(diǎn)，以及工作在線性區(qū)的PMOS管的導(dǎo)通電阻主要由柵源電壓控制的特性，以集成電路的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)放大器的溫度補(bǔ)償。這樣就不再需要在片外使用熱敏電阻，因此可以提高系統(tǒng)的集成度。本實(shí)用新型目的通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)通過(guò)PMOS柵壓控制環(huán)路使得溫度補(bǔ)償電路中的工作在線性區(qū)的PMOS管的導(dǎo)通電阻具有PTAT特性，以消除傳統(tǒng)對(duì)數(shù)放大器的結(jié)果的系數(shù)的PTAT特性；上述過(guò)程又會(huì)使得結(jié)果中產(chǎn)生一項(xiàng)PTAT的直流偏移量，通過(guò)溫度補(bǔ)償輔助電路予以消除。參見(jiàn)圖1，具有溫度補(bǔ)償功能的對(duì)數(shù)放大器包括基本對(duì)數(shù)電路、溫度補(bǔ)償電路、溫度補(bǔ)償輔助電路和PMOS管柵極電壓控制環(huán)路；基本對(duì)數(shù)電路，對(duì)輸入信號(hào)作對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化，且這個(gè)對(duì)數(shù)信號(hào)具有一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的系數(shù)；溫度補(bǔ)償電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)上述對(duì)數(shù)信號(hào)的溫度系數(shù)的消除；溫度補(bǔ)償輔助電路，用于消除溫度補(bǔ)償電路在消除溫度系數(shù)過(guò)程中產(chǎn)生的隨溫度變化的直流偏移量，最終得到不隨溫度變化的對(duì)數(shù)信號(hào)；PMOS管柵極電壓控制環(huán)路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度補(bǔ)償電路和溫度補(bǔ)償輔助電路的溫度控制。 參見(jiàn)圖2，基本對(duì)數(shù)電路包括第一電阻Rl，第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器Gl，第一 NPN型雙極晶體管Ql和第二 NPN型雙極晶體管Q2，第一緩沖器BI以及第一恒流源Il ；溫度補(bǔ)償電路包括第二 PMOS管M2，第三電阻R3以及第二電壓運(yùn)算放大器A2 ；溫度補(bǔ)償輔助電路包括第二電阻R2和第四電阻R4，第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器G2和第三電壓運(yùn)算放大器A3，第三NPN型雙極晶體管Q3和第四NPN型雙極晶體管Q4，第二緩沖器B2，第二恒流源12、第三PMOS管M3以及減法器S ；PMOS管柵極電壓控制環(huán)路包括第一 PMOS管M1，第五電阻R5，第三恒流源13和第·四恒流源14及第一電壓運(yùn)算放大器Al ；其連接關(guān)系如下第一電阻Rl的正端接輸入信號(hào)，其負(fù)端接第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器Gl的負(fù)相輸入端；第一 NPN型雙極晶體管Ql的集電極分別與其基極、第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器Gl的負(fù)相輸入端相連；第一 NPN型雙極晶體管Ql的發(fā)射極接第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器Gl的輸出端，同時(shí)第一 NPN型雙極晶體管Ql的發(fā)射極經(jīng)第一緩沖器BI與第二 NPN型雙極晶體管Q2的發(fā)射極相連接；第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器Gl的正相輸入端接第一偏置電壓Vl ;第二 NPN型雙極晶體管Q2的基極和集電極相連，并分別與第二電壓運(yùn)算放大器A2的正相輸入端、第一恒流源Il連接；第二 PMOS管M2的源極接第三偏置電壓V3，其漏極接第二電壓運(yùn)算放大器A2的負(fù)相輸入端和第三電阻R3的正端；第三電阻R3的負(fù)端接第二電壓運(yùn)算放大器A2的輸出端；第一運(yùn)算放大器Al的同相輸入端分別與第一 PMOS管Ml的漏極、第四恒流源14連接；第一電壓運(yùn)算放大器Al的負(fù)相輸入端分別與第五電阻R5的負(fù)端、與絕對(duì)溫度成正比的第三恒流源13連接，第一電壓運(yùn)算放大器Al的輸出端分別連接第一 PMOS管Ml、第二 PMOS管M2和第三PMOS管M3的柵極；第五電阻R5的正端和第一 PMOS管Ml、第二 PMOS管M2和第三PMOS管M3的源極都接第三偏置電壓V3 ;第二電阻R2的正端接第二偏置電壓V2，第二電阻R2的負(fù)端分別接第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器G2的反相輸入端和第三NPN型雙極管Q3的基極和集電極；第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器G2的同相輸入端接第一偏置電壓VI，第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器G2的輸出端接第三NPN型雙極晶體管Q3的發(fā)射極，同時(shí)第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器G2的輸出端經(jīng)過(guò)第二緩沖器B2與第四NPN型雙極晶體管Q4的發(fā)射極相連；第四NPN型雙極晶體管Q4的基極與集電極相連，同時(shí)接第二恒流源12和第三電壓運(yùn)算放大器A3的同相輸入端；第三電壓運(yùn)算放大器A3的反相輸入端分別接第三PMOS管M3的漏極和第四電阻R4的正端，其輸出端分別接第四電阻R4的負(fù)端和減法器S的負(fù)端。參見(jiàn)圖3，4，由于第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器Gl和第一 NPN型BJT(雙極晶體管)Ql所構(gòu)成環(huán)路的反饋?zhàn)饔?，輸入電壓信?hào)在第一電阻Rl上轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)，并完全流過(guò)第一 NPN型BJT Q1，在第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器Gl的輸出端得到與輸入信號(hào)呈對(duì)數(shù)關(guān)系的電壓信號(hào)。但是這個(gè)對(duì)數(shù)信號(hào)包含由于反向飽和電流而產(chǎn)生的一項(xiàng)直流量，這個(gè)量是隨溫度和器件尺寸變化而變化的；另外這個(gè)對(duì)數(shù)信號(hào)的系數(shù)是PTAT的。將偏置在第一恒流源Il下的、與第一NPN型BJT Ql尺寸相同的第二 NPN型BJT Q2的基極-發(fā)射極電壓與第一 NPN型BJT Ql的基極-發(fā)射極電壓相減，可以消除BJT的反向?qū)娏鞯墓に?、溫度變化而產(chǎn)生的不確定性對(duì)信號(hào)的影響，緩沖器使得下級(jí)電路的輸入阻抗不影響第一運(yùn)算放大器的輸出阻抗；接下來(lái)的溫度補(bǔ)償電路則消除了系數(shù)的PTAT特性。溫度補(bǔ)償電路由第二電壓運(yùn)算放大器A2以及第二 PMOS管M2和第三電阻R3組成的反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，這個(gè)反饋系數(shù)等于第二 PMOS管M2的導(dǎo)通電阻除以這個(gè)導(dǎo)通電阻和第三電阻R3之和，若這個(gè)導(dǎo)通電阻比第三電阻R3小得多(例如10倍)，那么可以認(rèn)為反饋系數(shù)具有近似PTAT的特性，因?yàn)樾盘?hào)放大倍數(shù)等于反饋系數(shù)的倒數(shù)，所以經(jīng)過(guò)這一級(jí)放大，對(duì)數(shù)信號(hào)的PTAT的系數(shù)被抵消，但是同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)與溫度呈線性關(guān)系的直流偏移量。第一至第三PMOS管Ml、M2、M3的導(dǎo)通電阻的PTAT特性是通過(guò)控制PMOS管的柵極電壓實(shí)現(xiàn)的，PMOS管柵壓控制環(huán)路中的第三恒流源13即是來(lái)自帶隙基準(zhǔn)的PTAT電流，第四恒流源14是與第三恒流源大約相等的固定偏置電流，第一電壓運(yùn)算放大器Al使得第五電阻R5的負(fù)端和第一 PMOS管Ml的漏極電壓相同，合理選擇偏置電壓3和第五電阻R5的值使得第一至第三PMOS管M1、M2、M3始終工作在線性區(qū)，這樣偏置電流的PTAT特性就轉(zhuǎn)化為了工作在線性區(qū)的第一至第三PMOS管M1、M2、M3的導(dǎo)通電阻的PTAT特性。為了消除在上述溫度補(bǔ)償過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生的與溫度呈線性關(guān)系的直流偏移量，構(gòu)造了溫度補(bǔ)償輔助電路，這是另一個(gè)完全一樣的對(duì)數(shù)電路和溫度補(bǔ)償電路的級(jí)聯(lián)，只不過(guò)輸入端接第二偏置電壓V2，這樣在第三電壓運(yùn)算放大器的輸出端得到一個(gè)與溫度呈線性關(guān)系的直流量，然后通過(guò)減法器S使得這兩個(gè)與溫度呈線性關(guān)系的直流量相抵消，這樣就完全 在片內(nèi)實(shí)現(xiàn)了沒(méi)有溫度漂移的對(duì)數(shù)放大器。圖I所示為本實(shí)用新型的各組成部分的關(guān)系框圖。圖2所示為本實(shí)用新型的對(duì)數(shù)放大器的電路原理圖，對(duì)該電路的詳細(xì)描述與說(shuō)明可參考技術(shù)方案與具體實(shí)施方式
部分。圖3所示為未進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)膶?duì)數(shù)放大器的輸入輸出特性在不同溫度下的仿真結(jié)果，從圖中可以看出，隨著溫度變化，系數(shù)和直流偏移量都是變化很大的，最大誤差高達(dá)141mV。圖4所示為本實(shí)用新型的對(duì)數(shù)放大器的輸入輸出特性在不同溫度下的仿真結(jié)果，從圖中可以看出，最大誤差不超過(guò)17毫伏。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有溫度補(bǔ)償功能的對(duì)數(shù)放大器，其特征在于該對(duì)數(shù)放大器包括基本對(duì)數(shù)電路、溫度補(bǔ)償電路、溫度補(bǔ)償輔助電路和PMOS管柵極電壓控制環(huán)路； 基本對(duì)數(shù)電路，對(duì)輸入信號(hào)作對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化，且這個(gè)對(duì)數(shù)信號(hào)具有一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的系數(shù)； 溫度補(bǔ)償電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)上述對(duì)數(shù)信號(hào)的溫度系數(shù)的消除； 溫度補(bǔ)償輔助電路，用于消除溫度補(bǔ)償電路在消除溫度系數(shù)過(guò)程中產(chǎn)生的隨溫度變化的直流偏移量，最終得到不隨溫度變化的對(duì)數(shù)信號(hào)； PMOS管柵極電壓控制環(huán)路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度補(bǔ)償電路和溫度補(bǔ)償輔助電路的溫度控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有溫度補(bǔ)償功能的對(duì)數(shù)放大器，其特征在于 基本對(duì)數(shù)電路包括第一電阻(R1)，第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(G1)，第一 NPN型雙極晶體管(Ql)和第二 NPN型雙極晶體管(Q2)，第一緩沖器(BI)以及第一恒流源(Il)； 溫度補(bǔ)償電路包括第二 PMOS管(M2)，第三電阻(R3)以及第二電壓運(yùn)算放大器(A2)；溫度補(bǔ)償輔助電路包括第二電阻(R2)和第四電阻(R4)，第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(G2)和第三電壓運(yùn)算放大器(A3)，第三NPN型雙極晶體管(Q3)和第四NPN型雙極晶體管(Q4)，第二緩沖器(B2)，第二恒流源(12)、第三PMOS管(M3)以及減法器(S)； PMOS管柵極電壓控制環(huán)路包括第一 PMOS管(Ml )，第五電阻(R5)，第三恒流源(13)和第四恒流源(14)及第一電壓運(yùn)算放大器(Al)； 其連接關(guān)系如下第一電阻(Rl)的正端接輸入信號(hào)，其負(fù)端接第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(GD的負(fù)相輸入端；第一 NPN型雙極晶體管(Ql)的集電極分別與其基極、第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(Gl)的負(fù)相輸入端相連；第一 NPN型雙極晶體管(Ql)的發(fā)射極接第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(Gl)的輸出端，同時(shí)第一 NPN型雙極晶體管(Ql)的發(fā)射極經(jīng)第一緩沖器(BI)與第二NPN型雙極晶體管(Q2)的發(fā)射極相連接；第一運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(Gl)的正相輸入端接第一偏置電壓(Vl);第二 NPN型雙極晶體管(Q2)的基極和集電極相連，并分別與第二電壓運(yùn)算放大器(A2)的正相輸入端、第一恒流源(Il)連接；第二 PMOS管(M2)的源極接第三偏置電壓(V3)，其漏極接第二電壓運(yùn)算放大器(A2)的負(fù)相輸入端和第三電阻(R3)的正端；第三電阻(R3)的負(fù)端接第二電壓運(yùn)算放大器(A2)的輸出端；第一運(yùn)算放大器(Al)的同相輸入端分別與第一 PMOS管(Ml)的漏極、第四恒流源(14)連接；第一電壓運(yùn)算放大器(Al)的負(fù)相輸入端分別與第五電阻(R5)的負(fù)端、與絕對(duì)溫度成正比的第三恒流源(13)連接，第一電壓運(yùn)算放大器(Al)的輸出端分別連接第一 PMOS管(Ml)、第二 PMOS管(M2)和第三PMOS管(M3)的柵極；第五電阻(R5)的正端和第一 PMOS管(Ml)、第二 PMOS管(M2)和第三PMOS管(M3)的源極都接第三偏置電壓(V3);第二電阻(R2)的正端接第二偏置電壓(V2)，第二電阻(R2)的負(fù)端分別接第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(G2)的反相輸入端和第三NPN型雙極管(Q3)的基極和集電極；第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(G2)的同相輸入端接第一偏置電壓(VI)，第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(G2)的輸出端接第三NPN型雙極晶體管(Q3)的發(fā)射極，同時(shí)第二運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(G2)的輸出端經(jīng)過(guò)第二緩沖器(B2)與第四NPN型雙極晶體管(Q4)的發(fā)射極相連；第四NPN型雙極晶體管(Q4)的基極與集電極相連，同時(shí)接第二恒流源(12)和第三電壓運(yùn)算放大器(A3)的同相輸入端；第三電壓運(yùn)算放大器(A3)的反相輸入端分別接第三PMOS管(M3)的漏極和第四電阻(R4)的正端，其輸出端分別接第四電阻(R4)的負(fù)端和減法器(S)的負(fù)端。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種具有溫度補(bǔ)償功能的對(duì)數(shù)放大器，該對(duì)數(shù)放大器包括基本對(duì)數(shù)電路、溫度補(bǔ)償電路、溫度補(bǔ)償輔助電路和PMOS管柵極電壓控制環(huán)路；基本對(duì)數(shù)電路，對(duì)輸入信號(hào)作對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化，且這個(gè)對(duì)數(shù)信號(hào)具有一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的系數(shù)；溫度補(bǔ)償電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)上述對(duì)數(shù)信號(hào)的溫度系數(shù)的消除；溫度補(bǔ)償輔助電路，用于消除溫度補(bǔ)償電路在消除溫度系數(shù)過(guò)程中產(chǎn)生的隨溫度變化的直流偏移量，最終得到不隨溫度變化的對(duì)數(shù)信號(hào)；PMOS管柵極電壓控制環(huán)路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度補(bǔ)償電路和溫度補(bǔ)償輔助電路的溫度控制。這樣就避免了傳統(tǒng)的在片外接熱敏電阻和進(jìn)行數(shù)字校正以消除溫度變化的影響所帶來(lái)的系統(tǒng)復(fù)雜化，有利于提高應(yīng)用系統(tǒng)的集成度。
文檔編號(hào)H03F1/30GK202634367SQ20122024489
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者吳建輝, 白春風(fēng), 陳超, 趙強(qiáng), 王旭東, 張理振, 溫俊峰, 王陳浩 申請(qǐng)人:東南大學(xué)