運(yùn)算放大器及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的運(yùn)算放大器包含一偏壓電流偵測(cè)電路，用以監(jiān)測(cè)流入該運(yùn)算放大器的輸出級(jí)的偏壓電流。當(dāng)該偏壓電流偵測(cè)電路判定有過(guò)多的電流被浪費(fèi)，便會(huì)降低該偏壓電流。相對(duì)地，當(dāng)該偏壓電流偵測(cè)電路判定輸出級(jí)中的偏壓電流不足，便會(huì)提高該偏壓電流。于一實(shí)施例中，該偏壓電流偵測(cè)電路的輸出包含一電流過(guò)高信號(hào)與一電流過(guò)低信號(hào)，并且這些信號(hào)被提供至一狀態(tài)機(jī)。該狀態(tài)機(jī)以一步階方式調(diào)整該偏壓電流的電流量。
【專利說(shuō)明】運(yùn)算放大器及其操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明與運(yùn)算放大器相關(guān)，并且尤其與適性調(diào)整運(yùn)算放大器的偏壓以減少耗電量 的技術(shù)相關(guān)。

【背景技術(shù)】
[0002] 運(yùn)算放大器是一種應(yīng)用廣泛且極為重要的電路組件，其功能之一為放大模擬輸入 信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)連接至運(yùn)算放大器輸出端的負(fù)載。傳統(tǒng)的A類運(yùn)算放大器系利用特定的晶體 管提供偏壓電流。這些晶體管的控制端被耦接至固定偏壓，所提供的偏壓電流因而為定值。
[0003] 傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器被適當(dāng)?shù)匕惭b并供以電力后，其中的偏壓電流組件會(huì)持續(xù)消耗 電力。實(shí)務(wù)上，運(yùn)算放大器的工作周期可能不是1〇〇%。舉例而言，若無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，運(yùn)算放 大器便不處于工作模式，亦無(wú)須驅(qū)動(dòng)其負(fù)載。然而，即使當(dāng)運(yùn)算放大器不處于工作模式，其 中用以提供固定偏壓電流的晶體管仍然會(huì)持續(xù)消耗電力，造成不必要的浪費(fèi)。
[0004] 上述問(wèn)題對(duì)無(wú)線設(shè)備（例如電池能量有限的移動(dòng)電話）而言尤其困擾。當(dāng)運(yùn)算放 大器被用于無(wú)線接收器的前端電路時(shí)，接收器通常會(huì)被期待能具有較大的信號(hào)處理動(dòng)態(tài)范 圍。對(duì)于典型A類運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)，增加輸入信號(hào)的處理動(dòng)態(tài)范圍需要相當(dāng)高的直流偏壓 電流。于一特定無(wú)線頻帶中，可能會(huì)出現(xiàn)鄰近于目標(biāo)信號(hào)的干擾信號(hào)。實(shí)際上，干擾信號(hào)可 能是間歇出現(xiàn)，而非持續(xù)存在。即使干擾信號(hào)消失，接收器中的運(yùn)算放大器依舊必須維持其 大動(dòng)態(tài)范圍，其中的偏壓電流形同浪費(fèi)，也造成電力的無(wú)謂消耗。
[0005] 雖然AB類運(yùn)算放大器使用低直流偏壓電流便能提供高輸出電流，但這種放大器 的線性度不佳，尤其在出現(xiàn)較大干擾信號(hào)時(shí)。因此，存在著對(duì)于改良后A類運(yùn)算放大器的需 求，期待減少被浪費(fèi)的偏壓電流。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為達(dá)成上述目標(biāo)，本發(fā)明的一實(shí)施例中的運(yùn)算放大器包含一偏壓電流偵測(cè)電路， 用以鏡像復(fù)制或監(jiān)控流入該運(yùn)算放大器的輸出級(jí)的偏壓電流。當(dāng)偏壓電流偵測(cè)電路偵測(cè)到 有太多的電流被浪費(fèi)，例如流入接地端，偏壓電流的供應(yīng)量即被降低。相似地，當(dāng)偏壓電流 偵測(cè)電路偵測(cè)到偏壓電流的供應(yīng)量不足時(shí)，偏壓電流的供應(yīng)量即被提高。于一實(shí)施例中，偏 壓電流偵測(cè)電路的輸出信號(hào)指出偏壓電流過(guò)高或過(guò)低，且該輸出信號(hào)被傳遞至一狀態(tài)機(jī)。 該狀態(tài)機(jī)系用以逐步調(diào)整提供至運(yùn)算放大器的輸出級(jí)的偏壓電流供應(yīng)量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1為可配合本發(fā)明概念的一差動(dòng)運(yùn)算放大器及其外圍電路的功能方塊圖。
[0008] 圖2為一功能方塊圖，呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的運(yùn)算放大器、偏壓電流偵 測(cè)電路，與用以控制偏壓電流的狀態(tài)機(jī)。
[0009] 圖3呈現(xiàn)可應(yīng)用于本發(fā)明的實(shí)施例中的一種狀態(tài)機(jī)范例。
[0010] 圖4(A)?圖4(C)呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的輸出級(jí)偏壓電流、偏壓電流偵 測(cè)電路輸出信號(hào)，及運(yùn)算放大器輸出電壓的相對(duì)關(guān)系。
[0011] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的偏壓電流控制程序的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下各實(shí)施例及其相關(guān)圖式可充分說(shuō)明本申請(qǐng)案的發(fā)明概念。各圖式中相似的組 件編號(hào)系對(duì)應(yīng)于相似的功能或組件。須說(shuō)明的是，此處所謂本發(fā)明一辭系用以指稱該等實(shí) 施例所呈現(xiàn)的發(fā)明概念，但其涵蓋范疇并未受限于該等實(shí)施例本身。
[0013] 此外，本揭露書(shū)中的數(shù)學(xué)表示式系用以說(shuō)明與本發(fā)明的實(shí)施例相關(guān)的原理和邏 輯，除非有特別指明的情況，否則不對(duì)本發(fā)明的范疇構(gòu)成限制。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有 通常知識(shí)者可理解，有多種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)該等數(shù)學(xué)式所對(duì)應(yīng)的物理表現(xiàn)形式。
[0014] 以下介紹的各個(gè)功能方塊圖主要系用以說(shuō)明信號(hào)的相對(duì)關(guān)系，并非用以限制實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明的概念時(shí)的電路連接關(guān)系。各功能方塊間的互動(dòng)亦不一定要透過(guò)直接的電路連接始 能達(dá)成。此外，該等功能方塊提供的功能于實(shí)際應(yīng)用中可被整合或分散，不以圖中呈現(xiàn)的區(qū) 分方式為限。
[0015] 圖1為可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明概念的一差動(dòng)運(yùn)算放大器及其外圍電路的功能方塊圖。更明 確地說(shuō)，圖1系繪示做為范例的一接收器前端電路100,其中包含低噪聲放大器（LNA) 105、 混波器108、本地振蕩器110、運(yùn)算放大器（0ΡΑΜΡ) 200、回授電路120、122 (包含電阻和電 容）。差動(dòng)輸出節(jié)點(diǎn)150U52可連接至一后端負(fù)載160。運(yùn)算放大器200連接至一電源電 壓VDD與一接地端GND。
[0016] 在一般運(yùn)作中，前端電路100可透過(guò)低噪聲放大器105的輸入端接收差動(dòng)信號(hào)，并 利用混波器108將輸入信號(hào)與本地振蕩信號(hào)混合，產(chǎn)生基頻差動(dòng)信號(hào)。該基頻差動(dòng)信號(hào)被 運(yùn)算放大器200放大，以配合負(fù)載160。
[0017] 如先前所述，除了期望的特定信號(hào)（例如信號(hào)170)之外，前端電路100亦可能會(huì) 收到干擾信號(hào)（例如信號(hào)175)。干擾信號(hào)175的振幅可能高于目標(biāo)信號(hào)170的振幅。實(shí)際 上，干擾信號(hào)175可能不是持續(xù)出現(xiàn)，而是間歇性的及/或具有一低工作周期。然而，無(wú)論 干擾信號(hào)175的出現(xiàn)頻率為何，運(yùn)算放大器200都被期望在不截?cái)嗥漭敵鲂盘?hào)的情況下能 處理振幅較大的干擾信號(hào)175,如此能讓后端電路能有效解調(diào)接收的信號(hào)成分。為了避免從 運(yùn)算放大器200輸出的信號(hào)的振幅被截?cái)?，運(yùn)算放大器200必須供應(yīng)足夠大的偏壓電流，以 對(duì)付干擾信號(hào)175。然而，當(dāng)干擾信號(hào)175不存在時(shí)，此「額外的」偏壓電流將流入接地端， 形同浪費(fèi)。
[0018] 圖2為一功能方塊圖，呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的運(yùn)算放大器、偏壓電流偵 測(cè)電路，與用以控制偏壓電流的狀態(tài)機(jī)。在圖2中，運(yùn)算放大器200為一差動(dòng)運(yùn)算放大器。 然而，本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者可理解，本發(fā)明的范疇不限于差動(dòng)裝置。
[0019] 運(yùn)算放大器200的正輸入節(jié)點(diǎn)（Inp)與負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)（Inn)分別連接至晶體管Ml、 M2的柵極。此范例中的晶體管可為金氧半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管，但本發(fā)明的范疇不以此為限。 晶體管Ml、M2由自電源電壓VDD流出的偏壓電流源206供電。如定電流源208、210所示， 偏壓電流206分流至晶體管M1、M2。上述組件可被視為運(yùn)算放大器200的輸入級(jí)。
[0020] 運(yùn)算放大器200的正輸出節(jié)點(diǎn)（Outp)與負(fù)輸出節(jié)點(diǎn)（Outn)分別連接至晶體管 M3、M4的汲極。晶體管M3、M4的柵極分別受正驅(qū)動(dòng)信號(hào)（Vdrp)和負(fù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)（Vdrn)控 制。晶體管M3、M4接收定電流源240a、240b(統(tǒng)稱偏壓電流產(chǎn)生器240)供應(yīng)的偏壓電流 (Ioutbis)。上述組件可被視為運(yùn)算放大器200的輸出級(jí)。如圖2所示，透過(guò)連結(jié)250,偏壓 電流產(chǎn)生器240受到狀態(tài)機(jī)280的控制。
[0021] 運(yùn)算放大器200進(jìn)一步包含一偏壓電流偵測(cè)電路270。偏壓電流偵測(cè)電路270系 用以監(jiān)控流經(jīng)輸出晶體管M3、M4的電流量，其做法為鏡像復(fù)制晶體管M3、M4的電流。如圖 2所示，晶體管M3、M4的柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdrp、Vdrn亦為偏壓電流偵測(cè)電路270中的晶體 管M5、M6的柵極控制信號(hào)。于一實(shí)施例中，上述鏡像復(fù)制可具有一特定比例關(guān)系。舉例而 言，偏壓電流偵測(cè)電路270可被設(shè)計(jì)為令流經(jīng)晶體管M5、M6的電流量為任何時(shí)候流經(jīng)晶體 管M3、M4的電流量的十分之一。達(dá)成上述比例關(guān)系的實(shí)施方式有好幾種。舉例而言，晶體管 M5、M6的通道尺寸可被設(shè)計(jì)為晶體管M3、M4的通道尺寸的十分之一?；蛘?，驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdrp、 Vdrn可被一分壓電路（未繪示）縮小為十分之一。再或者，定電流源276、278(容后詳述） 提供的電流可為偏壓電流產(chǎn)生器240的電流的十分之一。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常 知識(shí)者可理解，實(shí)務(wù)上有許多種鏡像復(fù)制電流的做法，皆不脫離本發(fā)明的范疇。
[0022] 如圖2所示，愈多偏壓電流如箭號(hào)Isink所標(biāo)示流入接地端，愈少電流自輸出節(jié)點(diǎn) Outp、Outn流出，被浪費(fèi)的偏壓電流量愈高。相對(duì)地，愈少偏壓電流流入接地端，被浪費(fèi)的 偏壓電流量愈低。由于偏壓電流偵測(cè)電路270所監(jiān)控的電流直接與輸出節(jié)點(diǎn)相關(guān)，偏壓電 流偵測(cè)電路270能正確地判斷提供至運(yùn)算放大器200的輸出級(jí)的偏壓電流為超量或短缺。
[0023] 偏壓電流偵測(cè)電路270透過(guò)反相施密特觸發(fā)器（inverting Schmitt trigger) 282、283分別輸出一電流過(guò)低信號(hào)CL與一電流過(guò)高信號(hào)CH。以定電流源276、278 做為低偏壓電流門(mén)檻與高偏壓電流門(mén)榲，施密特觸發(fā)器282、283的輸出信號(hào)代表了流經(jīng)輸 出晶體管M3、M4的電流是否分別高于或低于定電流源276、278構(gòu)成的電流門(mén)檻。
[0024] 首先考慮偏壓電流產(chǎn)生器240提供的輸出級(jí)偏壓電流過(guò)高的情況。這表示有過(guò)量 的偏壓電流流入運(yùn)算放大器200的輸出級(jí)且該過(guò)量電流至少有一部分透過(guò)晶體管M3流入 接地端。透過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓Vdrp，流經(jīng)晶體管M3的電流被鏡像復(fù)制至晶體管M6。在已知驅(qū)動(dòng) 電壓Vdrp的大小的情況下,一已知的電流量自輸出節(jié)點(diǎn)Outp輸出。驅(qū)動(dòng)電壓Vdrp變低會(huì) 使得晶體管M6的導(dǎo)通量下降，造成施密特觸發(fā)器283的輸入為高電壓準(zhǔn)位，因而使得施密 特觸發(fā)器283的輸出信號(hào)CH為低電壓準(zhǔn)位。當(dāng)輸出級(jí)偏壓電流過(guò)高（相對(duì)于Ithh)，信號(hào) CH具有低電壓準(zhǔn)位。若考慮極端狀況，當(dāng)晶體管Ml所接收的輸入信號(hào)Inp具有高準(zhǔn)位，晶 體管Ml被導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電壓Vdrp = 0,晶體管M3、M6被關(guān)閉，而施密特觸發(fā)器283的輸入信 號(hào)被定電流源278拉高，信號(hào)CH因而具有低電壓準(zhǔn)位。
[0025] 接著考慮偏壓電流產(chǎn)生器240提供的輸出級(jí)偏壓電流過(guò)低（相對(duì)于Ithl)的情 況。這表示流入運(yùn)算放大器200的輸出級(jí)的偏壓電流量不足，亦即輸出級(jí)提供給輸出節(jié)點(diǎn) 的偏壓電流不足。流經(jīng)晶體管M3的偏壓電流量不足的情況會(huì)透過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓Vdrp反應(yīng)在晶 體管M6。更明確地說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電壓Vdrp較高時(shí)，晶體管M6會(huì)將較多定電流源278提供的電流 遞送至接地端。因此，施密特觸發(fā)器283的輸入為低電壓準(zhǔn)位，造成施密特觸發(fā)器283產(chǎn)生 高準(zhǔn)位輸出。也就是說(shuō)，當(dāng)輸出級(jí)偏壓電流被認(rèn)為過(guò)低，信號(hào)CH會(huì)具有高電壓準(zhǔn)位。
[0026] 本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者可理解，以上分析亦適用于運(yùn)算放大器 200的輸出級(jí)負(fù)端和流經(jīng)晶體管M5的低門(mén)檻電流Ithl。更明確地說(shuō)，當(dāng)流經(jīng)晶體管M4的 偏壓電流太多，會(huì)令驅(qū)動(dòng)電壓Vdrn下降，定電流源276提供定電流給晶體管M5,但是晶體 管M5導(dǎo)通的的電流會(huì)減少，導(dǎo)致施密特觸發(fā)器282的輸入為高電壓準(zhǔn)位，進(jìn)而使施密特觸 發(fā)器282的輸出為低電壓準(zhǔn)位。相對(duì)地，當(dāng)流經(jīng)晶體管M4的偏壓電流太少，會(huì)令驅(qū)動(dòng)電壓 Vdrn上升，定電流源276所提供并透過(guò)晶體管M5導(dǎo)通的的電流會(huì)增加，導(dǎo)致施密特觸發(fā)器 282的輸入為低電壓準(zhǔn)位，進(jìn)而使施密特觸發(fā)器282的輸出具有高電壓準(zhǔn)位。
[0027] 根據(jù)以上說(shuō)明，本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者可理解當(dāng)流入運(yùn)算放大器 200的輸出級(jí)的偏壓電流過(guò)高，信號(hào)CH、CL都會(huì)具有低電壓準(zhǔn)位。當(dāng)流入運(yùn)算放大器200的 輸出級(jí)的偏壓電流過(guò)低，信號(hào)CH、CL皆具有高電壓準(zhǔn)位。也就是說(shuō)，當(dāng)晶體管M5、M6偵測(cè)到 的驅(qū)動(dòng)電壓Vdrn、Vdrp使得定電流源276、278所提供的電流中有更多電流透過(guò)晶體管M5、 M6流入接地端，施密特觸發(fā)器282、283的輸入會(huì)變?yōu)榈碗妷簻?zhǔn)位，導(dǎo)致其輸出為高電壓準(zhǔn) 位，反之亦然。
[0028] 當(dāng)信號(hào)CH和CL不相同時(shí)，偏壓電流量被視為足夠，亦即對(duì)運(yùn)算放大器200目前的 運(yùn)作狀態(tài)而言電流量不高也不低。
[0029] 如上所述，偏壓電流偵測(cè)電路270輸出的信號(hào)CH和CL被提供至狀態(tài)機(jī)280 (可利 用硬件及/或軟件實(shí)現(xiàn)）。圖3呈現(xiàn)可應(yīng)用于本發(fā)明的實(shí)施例中的一種狀態(tài)機(jī)范例。在這 個(gè)范例中，偏壓電流產(chǎn)生器240可供應(yīng)四種不連續(xù)的偏壓電流量，由低至高依序?yàn)椋弘娏鰽、 電流B、電流C、電流D。假設(shè)偏壓電流產(chǎn)生器被預(yù)設(shè)為于運(yùn)算放大器200啟動(dòng)時(shí)供應(yīng)電流 B。若隨后發(fā)現(xiàn)過(guò)多的偏壓電流流入輸出級(jí)且被浪費(fèi)掉，偏壓電流偵測(cè)電路270將輸出具有 低電壓準(zhǔn)位的信號(hào)CH和CL，因此，狀態(tài)機(jī)280的狀態(tài)會(huì)改變?yōu)閷?duì)應(yīng)于電流A，如圖3所示。 若隨后在電流A狀態(tài)中，流入輸出級(jí)的偏壓電流被判定為太少，則信號(hào)CH和CL將皆為高電 壓準(zhǔn)位，使?fàn)顟B(tài)機(jī)的狀態(tài)切換回電流B。
[0030] 當(dāng)適量的偏壓電流流入運(yùn)算放大器200的輸出級(jí)，CH和CL將具有不同的信號(hào)準(zhǔn) 位。在這個(gè)情況下，如圖3所示，狀態(tài)機(jī)280的狀態(tài)不會(huì)改變。
[0031] 在圖3呈現(xiàn)的范例中，狀態(tài)機(jī)280采用四種大小不同的偏壓電流。于實(shí)際應(yīng)用中， 狀態(tài)機(jī)280提供的狀態(tài)數(shù)量可以更多也可以更少。舉例而言，一個(gè)具有八種狀態(tài)的狀態(tài)機(jī) 可用以產(chǎn)生一個(gè)三位信號(hào)（多位字multi-bit word)，自000至111總共對(duì)應(yīng)八種狀態(tài)。此 三位信號(hào)能透過(guò)鏈接250被提供至偏壓電流產(chǎn)生器240,用以指出供應(yīng)至運(yùn)算放大器200的 輸出級(jí)的偏壓電流量。
[0032] 請(qǐng)參閱圖4(A)?圖4(C)。圖4(A)為輸出級(jí)偏壓電流相對(duì)于時(shí)間的關(guān)系圖。四個(gè) 長(zhǎng)度各為1毫秒的時(shí)間區(qū)段被標(biāo)示為區(qū)域⑴?（4)。圖4(B)和圖4(C)皆采用相同的時(shí) 間尺度，分別繪示偏壓電流偵測(cè)電路270提供的信號(hào)CH、CL以及運(yùn)算放大器200的輸出電 壓。如圖4(B)?（C)中所示，時(shí)間軸被畫(huà)分為⑴?（4)四個(gè)區(qū)域。
[0033] 在圖4(A)的區(qū)域（1)中，輸出級(jí)偏壓電流相對(duì)較少。因此，如圖4(B)所示，信號(hào) CH、CL皆具有高電壓準(zhǔn)位。此外，由于提供至運(yùn)算放大器200的輸出級(jí)的偏壓電流不足，區(qū) 域（1)中的輸出電壓的頂部和底部略為失真。也就是說(shuō)，輸出級(jí)無(wú)法響應(yīng)輸入信號(hào)，相對(duì)應(yīng) 提供足夠的輸出電流。由于信號(hào)CH、CL皆具有高電壓準(zhǔn)位，偏壓電流被逐步增加，如圖4 (A) 中的區(qū)域（2)所示。如圖4(C)的區(qū)域（2)所示，運(yùn)算放大器200的輸出電壓變?yōu)閷?duì)稱的。 然而，由于尚未達(dá)到偏壓電流偵測(cè)電路270設(shè)定的電流門(mén)榲，信號(hào)CH、CL皆保持在高電壓準(zhǔn) 位，亦即表示運(yùn)算放大器200的輸出級(jí)需要更多偏壓電流。
[0034] 圖4(A)的區(qū)域（3)顯示仍有更多的偏壓電流被供應(yīng)。圖4(C)的區(qū)域（3)顯示出 偏壓電流不再過(guò)低（或過(guò)高），因信號(hào)CL已轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷簻?zhǔn)位而信號(hào)CH保持在高電壓準(zhǔn)位 (后者表示偏壓電流并未過(guò)高）。圖4(C)的區(qū)域（3)中的輸出電壓保持穩(wěn)定。
[0035] 隨后，在圖4(B)的區(qū)域（4)中，可看出信號(hào)CH和CL皆具有低電壓準(zhǔn)位，表示就維 持驅(qū)動(dòng)電壓Vdrp、Vdrn的振幅所需要的電流量而言，輸出級(jí)偏壓電流過(guò)高，如圖4⑷的區(qū) 域（4)所示。圖4(C)的區(qū)域（4)中的輸出電壓保持穩(wěn)定。然而，根據(jù)偏壓電流偵測(cè)電路 270設(shè)定的門(mén)檻電流，輸出級(jí)偏壓電流被判定為過(guò)高且應(yīng)被降低。
[0036] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中的偏壓電流控制程序500的流程圖。步驟510 為偵測(cè)運(yùn)算放大器的輸出級(jí)中流入接地端的偏壓電流。步驟512為比較偵測(cè)到的偏壓電流 與預(yù)設(shè)的低電流門(mén)檻、高電流門(mén)檻。步驟514為提供一控制信號(hào)至一狀態(tài)機(jī)。該控制信號(hào) 的產(chǎn)生依據(jù)為該偵測(cè)到的偏壓電流是否高于或低于預(yù)設(shè)的低電流門(mén)檻、高電流門(mén)檻。步驟 516為根據(jù)該控制信號(hào)控制一偏壓電流產(chǎn)生電路提供相同、更多或更少的偏壓電流至運(yùn)算 放大器的輸出級(jí)。
[0037] 利用程序500,能使A類運(yùn)算放大器的偏壓電流更有效率地被使用。也就是說(shuō)，上 述方法能監(jiān)控運(yùn)算放大器的輸出級(jí)中被浪費(fèi)的偏壓電流，并根據(jù)實(shí)際需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整偏 壓電流的大小。
[0038] 于另一不使用電流鏡的實(shí)施例中，一個(gè)非常小的阻抗（未繪示）被串接設(shè)置在運(yùn) 算放大器的輸出節(jié)點(diǎn)與接地端之間。流向接地端的電流量因此可以電壓的形態(tài)被直接偵 測(cè)。該電壓可被提供至狀態(tài)機(jī)280。
[0039] 綜上所述，本發(fā)明提供的A類運(yùn)算放大器具有一輸入級(jí)、一偏壓電流產(chǎn)生器、一輸 出級(jí)。該輸入級(jí)具有至少一輸入節(jié)點(diǎn)。該輸出級(jí)具有至少一輸出節(jié)點(diǎn)，用以響應(yīng)于該至少 一輸入節(jié)點(diǎn)上的輸入信號(hào)而產(chǎn)生一輸出信號(hào)。該輸出節(jié)點(diǎn)自該偏壓電流產(chǎn)生器接收一偏壓 電流。一偏壓電流偵測(cè)電路被用以偵測(cè)流入該輸出級(jí)的偏壓電流量是否高于或低于一預(yù)設(shè) 門(mén)檻，并據(jù)此控制偏壓電流產(chǎn)生器改變?cè)撦敵黾?jí)的偏壓電流供應(yīng)量。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例為一種運(yùn)算放大器操作方法，包含下列步驟：偵測(cè)運(yùn)算 放大器的輸出級(jí)中流入接地端的偏壓電流；比較偵測(cè)到的偏壓電流與預(yù)設(shè)的低電流門(mén)檻、 高電流門(mén)檻；提供控制信號(hào)至一狀態(tài)機(jī)。該控制信號(hào)的產(chǎn)生依據(jù)為偵測(cè)到的偏壓電流是否 高于或低于預(yù)設(shè)的低電流門(mén)檻、高電流門(mén)檻。根據(jù)該控制信號(hào)，該狀態(tài)機(jī)決定提供至運(yùn)算放 大器的輸出級(jí)的偏壓電流量應(yīng)相同、較多或較少。
[0041] 雖然本發(fā)明的概念以利用硬件實(shí)現(xiàn)為宜，但亦可適當(dāng)結(jié)合固件及/或軟件。用以 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明概念的處理器指令可被編碼并儲(chǔ)存于非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀取媒體內(nèi)，并且不受限 于處理平臺(tái)的類型，亦不受限于將該等處理器指令存入計(jì)算機(jī)可讀取媒體的編碼方式。 [0042] 須說(shuō)明的是，上述計(jì)算機(jī)可讀取媒體可為任何一種非瞬時(shí)媒體，儲(chǔ)存有能被處理 器讀取、解碼并執(zhí)行圖5所示的程序500的處理器指令。非瞬時(shí)媒體包含電子、磁性及光 學(xué)儲(chǔ)存裝置。非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀取媒體包含但不限于：只讀存儲(chǔ)器（ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)和其他電子儲(chǔ)存裝置、⑶-ROM、DVD和其他光學(xué)儲(chǔ)存裝置、磁帶、軟盤(pán)、硬盤(pán)及其他磁 性儲(chǔ)存裝置。該等處理器指令可利用各種程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0043] 藉由以上較佳具體實(shí)施例的詳述，系希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神， 而并非以上述所揭露的較佳具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希 望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請(qǐng)的專利范圍的范疇內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種運(yùn)算放大器，包含： 輸入級(jí)，具有用以接收輸入信號(hào)的至少一輸入節(jié)點(diǎn)； 偏壓電流產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生偏壓電流； 輸出級(jí)，具有至少一輸出節(jié)點(diǎn)，響應(yīng)于該至少一輸入節(jié)點(diǎn)所接收的該輸入信號(hào)，輸出信 號(hào)，并且自該偏壓電流產(chǎn)生器接收該偏壓電流；以及 偏壓電流偵測(cè)電路，用以偵測(cè)該偏壓電流的電流量，并產(chǎn)生該電流量與預(yù)設(shè)門(mén)檻的比 較結(jié)果，并且根據(jù)該比較結(jié)果控制該偏壓電流產(chǎn)生器產(chǎn)生該偏壓電流。
2. 如權(quán)利要求1所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，進(jìn)一步包含狀態(tài)機(jī)，用以自該偏壓電 流偵測(cè)電路接收輸入，并提供控制信號(hào)至該偏壓電流產(chǎn)生器。
3. 如權(quán)利要求2所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，該狀態(tài)機(jī)提供多位字至該偏壓電流 產(chǎn)生器。
4. 如權(quán)利要求1所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，該偏壓電流偵測(cè)電路包含電路，用以 鏡像復(fù)制該偏壓電流。
5. 如權(quán)利要求4所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，該偏壓電流偵測(cè)電路系透過(guò)位于該 至少一輸出節(jié)點(diǎn)與接地端間的節(jié)點(diǎn)偵測(cè)該偏壓電流。
6. 如權(quán)利要求1所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，該偏壓電流偵測(cè)電路包含施密特觸 發(fā)器，用以產(chǎn)生該偏壓電流偵測(cè)電路的輸出。
7. 如權(quán)利要求1所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，該偏壓電流偵測(cè)電路系用以偵測(cè)流 入該輸出級(jí)的正分支與負(fù)分支的該等電流量是否分別高于或低于個(gè)別的多個(gè)預(yù)設(shè)門(mén)檻，并 根據(jù)該等電流量是否分別高于或低于該等預(yù)設(shè)門(mén)檻來(lái)控制該偏壓電流產(chǎn)生器產(chǎn)生該偏壓 電流。
8. 如權(quán)利要求1所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，該偏壓電流產(chǎn)生器能被控制為依據(jù) 多個(gè)預(yù)設(shè)等級(jí)改變?cè)撾娏髁俊?br> 9. 如權(quán)利要求1所述的運(yùn)算放大器，其特征在于，該運(yùn)算放大器被操作為A類運(yùn)算放大 器。
10. -種運(yùn)算放大器操作方法，包含： 偵測(cè)運(yùn)算放大器的輸出級(jí)中流入接地端的偏壓電流； 比較偵測(cè)到的該偏壓電流與預(yù)設(shè)的高電流門(mén)檻及低電流門(mén)檻； 提供多個(gè)控制信號(hào)至狀態(tài)機(jī)，其中該多個(gè)控制信號(hào)系根據(jù)偵測(cè)到的該偏壓電流是否高 于或低于該高電流門(mén)檻以及高于或低于該低電流門(mén)檻而產(chǎn)生；以及 根據(jù)輸入至該狀態(tài)機(jī)的該多個(gè)控制信號(hào)，控制輸入至該運(yùn)算放大器的輸出級(jí)的該偏壓 電流的電流量。
11. 如權(quán)利要求10所述的操作方法，其特征在于，控制該電流量包含依序并逐步增加 或減少該電流量。
12. 如權(quán)利要求10所述的操作方法，其特征在于，進(jìn)一步包含：產(chǎn)生多位字，以表示輸 入至該運(yùn)算放大器的輸出級(jí)的該偏壓電流的該電流量。
13. 如權(quán)利要求10所述的操作方法，其特征在于，偵測(cè)該偏壓電流包含鏡像復(fù)制該輸 出級(jí)中的該偏壓電流。
14. 如權(quán)利要求13所述的操作方法，其特征在于，偵測(cè)該偏壓電流包含于節(jié)點(diǎn)鏡像復(fù) 制該偏壓電流，該節(jié)點(diǎn)位于該運(yùn)算放大器的輸出節(jié)點(diǎn)與接地端間。
15. 如權(quán)利要求10所述的操作方法，其特征在于，提供控制信號(hào)包含透過(guò)施密特觸發(fā) 器提供該控制信號(hào)。
16. 如權(quán)利要求10所述的操作方法，其特征在于，該運(yùn)算放大器為差動(dòng)放大器。
17. 如權(quán)利要求10所述的操作方法，其特征在于，進(jìn)一步包含：偵測(cè)流入該輸出級(jí)的正 分支與負(fù)分支的該等電流量是否分別高于或低于個(gè)別的多個(gè)預(yù)設(shè)門(mén)檻，并根據(jù)該等電流量 是否分別高于或低于該等預(yù)設(shè)門(mén)檻來(lái)控制該偏壓電流產(chǎn)生器產(chǎn)生該偏壓電流。
18. 如權(quán)利要求10所述的操作方法，其特征在于，進(jìn)一步包含：依據(jù)多個(gè)預(yù)設(shè)等級(jí)改變 該電流量。
19. 如權(quán)利要求10所述的操作方法，其特征在于，進(jìn)一步包含：將該運(yùn)算放大器操作為 A類運(yùn)算放大器。
【文檔編號(hào)】H03F3/45GK104143962SQ201410182564
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月30日
【發(fā)明者】生力偉 申請(qǐng)人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司