專利名稱:互導(dǎo)放大器的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于至少由兩只用電流源供電的接成差分放大器的晶體管構(gòu)成的互導(dǎo)放大器。在放大器中，輸入電壓加在上述晶體管的基極之間，該晶體管的集電極電流構(gòu)成放大器的輸出電源。
這樣的互導(dǎo)放大器，或簡(jiǎn)稱為互導(dǎo)器，可以用于由互導(dǎo)器和電容器組成的集成濾波電路中。互導(dǎo)器可以完成電阻器的功能而且二只互導(dǎo)器可以構(gòu)成一種回相器，這種回相器和電容器相連接，起著電感的作用。因此任何一種由普通的電感線圈、電容器和電阻器組成的濾波電路亦可用互導(dǎo)器和電容器來實(shí)現(xiàn)。此互導(dǎo)器尤其適合于小型盤式錄象機(jī)作高頻補(bǔ)償用的集成濾波電路。
互導(dǎo)器是壓控電流源，它的輸出電流和輸入電壓的比值由互導(dǎo)G給出。最簡(jiǎn)單的互導(dǎo)器是一個(gè)差分放大器，通過此差分放大器加于基極間的電壓轉(zhuǎn)變成兩個(gè)相位相反的收集極電流。這種差分放大器的互導(dǎo)值正比于差分放大器供電電流源的電流。在許多情況下，由于電路設(shè)計(jì)的原因電流源的電流不可能任意小，由于這個(gè)原故，放大器的互導(dǎo)值比較大，所得到的電阻值(R＝1/G)必然比較小，這個(gè)比較大的互導(dǎo)意味著要求比較大的電容值以便獲得給定濾波器性能所必需的時(shí)間常數(shù)。集成這些電容要求較大的面積，這樣一來就使得集成電路成本十分昂貴。
因此最好具備比較小的互導(dǎo)值，以便使給定濾波器的頻響特性所要求的電容量達(dá)到最小值，從而使這些電容所要求的集成面積也達(dá)到最小值。Proceedings ECCTD 1983，P.P109-110文章“模擬回相器和Laguerre型濾波器的雙極集成電路”(互導(dǎo)器-電容器構(gòu)成的濾波器)詳細(xì)描繪了開始部分就指明的那種互導(dǎo)器，它有較小互導(dǎo)值。在此電路中，輸入電壓的一部分，通過電阻分壓器加到互導(dǎo)器的實(shí)際輸入端。這就造成了有效互導(dǎo)的降低，以致對(duì)于給定濾波器的頻響特性來說，只要求較小電容值，即要求較小的集成面積。
這種為大家所熟知的互導(dǎo)器的缺點(diǎn)是分壓器的電阻集成精度有限，它限制了分壓器的精度和頻率范圍，況且，電阻器要有較大的集成面積，尤其是大電阻值的電阻器更是如此。
本發(fā)明的目的在于提供一個(gè)簡(jiǎn)易的具有較小互導(dǎo)值的互導(dǎo)放大器。根據(jù)本發(fā)明，本文開始部分已指明的那種互導(dǎo)放大器特征在于，集電極電流逐一地由分流電路分成第一部分電流和第二部分電流。第二部分電流交義地和(另一集電極電流的)第一部分電流相加。
本發(fā)明基于對(duì)下列事實(shí)之確認(rèn)。除了完全相同的直流電流之外，兩個(gè)集電極電流每一個(gè)都含有一個(gè)幅值相等而相位相反的信號(hào)電流。取出每一個(gè)集電極電流的一部分并且把它們加到其他的集電極電流中去，兩個(gè)反相的信號(hào)電流相加，以致合成的信號(hào)電流小于原來的集電極信號(hào)電流。此合成的直流電流仍然保持等于原來集電極直流電流。由于信號(hào)電流降低而輸入電壓保持原值，所以電路的有效互導(dǎo)降低。
本發(fā)明實(shí)施例的特征在于每一個(gè)分流電路都由二只基-射結(jié)相并連且有共同發(fā)射極引出端的晶體管組成，其引出端接于差分放大器晶體管的集電極，分流電路的晶體管之一的集電極流過第一部分電流，分流電路的另一只晶體管的集電極流過第二部分電流。第一部分和第二部分的電流的比值可以用改變此分流電路的二只晶體管發(fā)射極面積之比的方法加以簡(jiǎn)單調(diào)整。
現(xiàn)在我們將以實(shí)際的例子并參看附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)論述。在附圖中，圖1是按照本發(fā)明繪制的互導(dǎo)放大器的基本原理圖。
圖2示出體現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的互導(dǎo)放大器電路圖。
圖1是按照本發(fā)明繪制的互導(dǎo)放大器基本原理圖。放大器由構(gòu)成差分對(duì)的兩只晶體管T1和T2組成，它們的公共發(fā)射極引出端3和提供電流2I的電流源4相接。在靜態(tài)的情況下，此電流等值地分配在晶體管T1和T1中。當(dāng)信號(hào)電壓加到晶體管T1和T2的基極之間時(shí)，在晶體管T1的集電極中將有信號(hào)電流i流過，而在晶體管T3集電極中有信號(hào)電流-i流過。晶體管T1的總集電極電流等于I1＝I+i而晶體管T2的總集電極電流為I2＝I-i。晶體管T1的集電極接入分流電路5的輸入端，如圖所示，該電路將晶體管T1的集電極電流I1分成比例為l∶a的兩股電流I3和I4。同樣，晶體管T2的集電極接入分流電路6，該電路將晶體管T2的集電極電流I2分成兩股電流I5和I6，也是按l∶a的比值。電流I6和電流I3相加，兩者之和構(gòu)成輸出電流I7。按同一方式，電流I4和電流I5相加，二者之和形成另一輸出電流I8。電流I7公式為I7＝I3+I6＝(I+i) 1/(1+a) +(I-i) (a)/(1+a) ＝I+i (1-a)/(1+a) (1)
電流I8公式為I8＝I4+I5＝(I+i) (a)/(1+a) +(I-i) 1/(1+a) ＝I-i (1-a)/(1+a) (2)公式(1)和(2)指出信號(hào)電流比原信號(hào)電流小 (1-a)/(1+a) 倍，而直流電流保持不變。正是這個(gè)較小的信號(hào)電流，使得由輸出信號(hào)電流和輸入信號(hào)電壓之比確定的電路的互導(dǎo)也比原互導(dǎo)小 (1-a)/(1+a) 倍，當(dāng)本電路應(yīng)用于包含互導(dǎo)器和電容器的集成濾波電路時(shí)，由于有較小的互導(dǎo)，此濾波電路所需要的時(shí)間常數(shù)可由較小的電容獲得，這些電容可以集成在較小的面積上。
圖2示出體現(xiàn)本發(fā)明具體實(shí)施例的電路?；?dǎo)放大器由第一組差分對(duì)T10和T11晶體管組成，它們的公共發(fā)射極引出端和提供電流I的電流源10相連接。第一組差分對(duì)和由晶體管T12和T13組成的第二差分對(duì)以并聯(lián)的方式相接，它們的共同的發(fā)射極引出端和提供電流I的電流源11相接。晶體管T10和T12的集電極和晶體管T11和T13的集電極相互連接，晶體管T10和T12有不同的發(fā)射極面積，晶體管T11和T13亦是如此。例如4，晶體管T10和T11的發(fā)射極面積之比等于晶體管T13和T12的發(fā)射極面積之比。和圖1相比，此互導(dǎo)放大器提供一個(gè)輸出電流隨輸入電壓線性增加的較大工作區(qū)。晶體管T10和T12的公共的集電極電流I1加到由接成二極管的晶體管T14和晶體T15組成的分流電路13，晶體管T15的和晶體管T14的基極-發(fā)射極結(jié)是并聯(lián)連接的。晶體管T14的集電極電流I3和晶體管T15的集電極電流I4之比取決于這些晶體管發(fā)射極的面積之比。例如，如果晶體管T14的發(fā)射極面積是晶體管T15的發(fā)射極面積的兩倍，那么電流I3將是電流I4的兩倍。晶體管T11和T13共同的集電極電流I2被由晶體管T16和T17組成的分流電路14分為電流I5和電流I6，此分流電路和分流電路13相似。晶體管T17的集電極電流I6和晶體管T14的集電極電流I3匯合在一起構(gòu)成輸出電流I7而晶體管T15的集電極電流I4和晶體管T16的集電極電流I5匯合在一起構(gòu)成輸出電流I8。由于晶體管T14和T15的發(fā)射極面積之比為2故因子a＝ 1/2 (見公式1和2)，那么，此互導(dǎo)是原來電路的互導(dǎo)的1/3。
本發(fā)明不受目前的分流電路的限制在本發(fā)明的范圍內(nèi)，任何分流電路都可使用，例如，分流電路的晶體管的發(fā)射極面積可以相等，而分流電路的輸出電流之比可以用置于晶體管發(fā)射極引線上的電阻進(jìn)行調(diào)整。此外本發(fā)明不受上述互導(dǎo)放大器的限制，任何其他的帶差分對(duì)的互導(dǎo)放大器都可應(yīng)用，例如，前面曾提到的83年P(guān)roceedings of ECCD雜志中的文章以及The IEEE Journal of Solid State Civcuits，SC-17，713-722中刊載的“雙極工藝中模擬濾波器的集成”，文章中所闡述過的那種互導(dǎo)放大器。最后，要提出的是以本發(fā)明為依據(jù)的互導(dǎo)放大器的使用，不只局限于集成濾波電路，而且可以用在需要低互導(dǎo)的任何其他電路中。
權(quán)利要求
1.一種至少由二只晶體管組成差分放大器并由電流源供電；輸入電壓加于兩個(gè)晶體管基極之間；其晶體管集電極電流構(gòu)成放大器輸出電流；這樣的互導(dǎo)放大器其特征在于用分流電路將各差分放大器晶體管集電極電流皆分為第一部分電流和第二部分電流，并使第二部分電流和另一晶體管的第一部分電流交叉地相加。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所要求的互導(dǎo)放大器，其特征在于各分流電路具有兩個(gè)晶體管，該晶體管以基極-發(fā)射極結(jié)并聯(lián)連接，并且具有一個(gè)公共引出端，該引出端與差分放大器的一個(gè)晶體管的集電極相連接，分流電路的一個(gè)晶體管的集電極流過第一部分電流而分流電路的另一個(gè)晶體管的集電極流過第二部分電流。
專利摘要
如果由互導(dǎo)器和電容器組成的集成濾波電路中，采用具有小互導(dǎo)值的互導(dǎo)放大器，則只需集成小容量的電容器。小互導(dǎo)值的互導(dǎo)放大器由接成差分對(duì)的第一晶體管和第二晶體管組成，而且其公共發(fā)射極和電流源相接。輸入電壓Vi加于第一晶體管和第二晶體管的基極之間。第一晶體管的集電極電流施加于電流分流電路，它將此電流按照1∶α的比例分成第一電流和第二電流。同樣，第二晶體管的集電極電流按照1∶α的比例被分成第三電流和第四電流。第四電流和第一電流構(gòu)成第一輸出電流。第二電流和第三電流構(gòu)成第二輸出電流。
文檔編號(hào)H03F3/347GK86100161SQ86100161
公開日1986年7月9日 申請(qǐng)日期1986年1月12日
發(fā)明者喬布·弗朗西斯卡斯·佩特魯斯苑米爾, 艾伯特·亨德里卡斯·斯隆普, 馬蒂納斯·佩特魯斯·馬麗亞·比爾霍夫, 弗朗西斯卡斯·安德里安納斯·科尼, 利尼斯·瑪麗亞斯庫夫斯 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan