交流信號(hào)放大電路的制作方法
【專利摘要】一種交流信號(hào)放大電路，包含放大主電路和串聯(lián)在放大主電路輸入端和輸出端之間的反饋支路，反饋支路包含串聯(lián)的第一比較器、限流驅(qū)動(dòng)電路和第二比較器，第一比較器的正極輸入端連接放大主電路的輸出端，負(fù)極輸入端連接參考電壓，輸出端連接限流驅(qū)動(dòng)電路，第二比較器的正極輸入端連接限流驅(qū)動(dòng)電路，負(fù)極輸入端連接參考電壓，輸出端連接放大主電路的正極輸入端，限流驅(qū)動(dòng)電路是具有延時(shí)功能的驅(qū)動(dòng)電路，該限流驅(qū)動(dòng)電路的延時(shí)時(shí)間遠(yuǎn)大于交流信號(hào)的周期。本實(shí)用新型具有直流失調(diào)信號(hào)糾正功能，可對(duì)交流信號(hào)的直流值進(jìn)行保值糾正，在放大電路的輸出端可以得到低誤差的直流電壓值，同時(shí)不會(huì)影響交流信號(hào)的正常傳輸。
【專利說明】交流信號(hào)放大電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種交流信號(hào)放大電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)交流信號(hào)的放大是模擬集成電路設(shè)計(jì)時(shí)常用到的功能，交流信號(hào)的放大可以利 用帶寬較大，速度較快的運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。
[0003] 如圖1所示，是一個(gè)典型的兩級(jí)放大電路，第一級(jí)放大器AMP1和第二級(jí)放大器 AMP2的增益分別由電阻R1、R2和電阻R3、R4的電阻比例值實(shí)現(xiàn)，例如當(dāng)R2 :R1=10時(shí)，對(duì)交 流信號(hào)的放大倍數(shù)為十一倍，采用兩級(jí)放大電路的原因在于獲得較大的增益和擺幅，在設(shè) 計(jì)集成電路時(shí)，如果信號(hào)傳輸路徑較長，也可以使用上述兩級(jí)放大電路，放大器AMP1和放 大器AMP2分別布置在信號(hào)接收端和信號(hào)輸出端附近，以保證獲得足夠的信號(hào)強(qiáng)度。連接在 兩個(gè)放大器輸入端的基準(zhǔn)電壓IX試為輸出信號(hào)的直流電壓值，對(duì)交流信號(hào)的放大過程沒 有影響。
[0004] 連接第一級(jí)放大器AMP1正向輸入端的電阻R應(yīng)盡可能大，如圖1中取電阻R=1M歐 姆，以盡量減小交流信號(hào)的衰減，連接第一級(jí)放大器AMP1正向輸入端的電容C1的取值大小 由輸入交流信號(hào)的頻率決定，例如對(duì)15M赫茲的交流信號(hào)，電容C1取值可以為1-10皮法。
[0005] 但在集成電路制造過程中，由于工藝誤差，器件周圍物理環(huán)境及使用時(shí)周圍電磁 環(huán)境的影響，運(yùn)算放大器的失調(diào)誤差不可避免，運(yùn)算放大器的失調(diào)主要是由輸入級(jí)及輸入 級(jí)的負(fù)載管不匹配造成，誤差本身的絕對(duì)值雖然較小，但由于運(yùn)算放大器的增益放大，在輸 出端得到的誤差就不可忽視，運(yùn)算放大器的失調(diào)不僅造成交流信號(hào)的放大誤差，還會(huì)破壞 直流工作點(diǎn)，例如圖1中的兩級(jí)放大電路，在沒有失調(diào)時(shí)，兩個(gè)放大器的輸入端和輸出端的 電壓都應(yīng)該為參考電壓假設(shè)現(xiàn)在兩個(gè)放大器都出現(xiàn)了極性相同的十毫伏失調(diào)電壓， R2 :R1=R4 :R3=10,則B點(diǎn)電壓為vref+10毫伏，則C點(diǎn)電壓為vref+110毫伏，D點(diǎn)電壓為 vref+120毫伏，輸出V0UT點(diǎn)電壓為vref+120+1200=vref+1320臺(tái)伏，距離某準(zhǔn)倌vref R經(jīng) 偏離1.32V，對(duì)交流信號(hào)的輸出偏差與上述計(jì)算過程類似，即10毫伏的誤差在輸出端會(huì)造 成132倍的電壓偏差值，在大多數(shù)低壓應(yīng)用情況下，輸出電壓產(chǎn)生如此大的偏離是不能忍 受的。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型提供一種交流信號(hào)放大電路，具有直流失調(diào)信號(hào)糾正功能，可對(duì)交流 信號(hào)的直流值進(jìn)行保值糾正，在放大電路的輸出端可以得到低誤差的直流電壓值，同時(shí)不 會(huì)影響交流信號(hào)的正常傳輸。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種交流信號(hào)放大電路，該交流信號(hào)放大電 路包含放大主電路和串聯(lián)在放大主電路輸入端和輸出端之間的反饋支路；
[0008] 所述的反饋支路包含串聯(lián)的第一比較器、限流驅(qū)動(dòng)電路和第二比較器；所述第一 比較器的正極輸入端連接放大主電路的輸出端，負(fù)極輸入端連接參考電壓，輸出端連接限 流驅(qū)動(dòng)電路；
[0009] 所述第二比較器的正極輸入端連接限流驅(qū)動(dòng)電路，負(fù)極輸入端連接參考電壓，輸 出端連接放大主電路的正極輸入端；
[0010] 所述的限流驅(qū)動(dòng)電路是具有延時(shí)功能的驅(qū)動(dòng)電路，該限流驅(qū)動(dòng)電路的延時(shí)時(shí)間遠(yuǎn) 大于交流信號(hào)的周期。
[0011] 所述的放大主電路包含若干級(jí)放大器，第一級(jí)放大器的正極輸入端連接輸入的交 流信號(hào)，前一級(jí)放大器的輸出端連接后一級(jí)放大器的正極輸入端，最后一級(jí)放大器的輸出 端輸出放大后的交流信號(hào)，第一級(jí)放大器的正極輸入端和每一級(jí)放大器的負(fù)極輸入端都連 接參考電壓。
[0012] 所述的參考電壓為放大電路的輸出信號(hào)的直流電壓值。
[0013] 本實(shí)用新型具有直流失調(diào)信號(hào)糾正功能，可對(duì)交流信號(hào)的直流值進(jìn)行保值糾正， 在放大電路的輸出端可以得到低誤差的直流電壓值，同時(shí)不會(huì)影響交流信號(hào)的正常傳輸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是【背景技術(shù)】中放大電路的電路圖。
[0015] 圖2是本實(shí)用新型提供的交流信號(hào)放大電路的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下根據(jù)圖2具體說明本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。
[0017] 如圖2所示，本實(shí)用新型提供一種交流信號(hào)放大電路，該交流信號(hào)放大電路包含 放大主電路和串聯(lián)在放大主電路輸入端和輸出端之間的反饋支路。
[0018] 所述的反饋支路包含串聯(lián)的第一比較器C0MP1、限流驅(qū)動(dòng)電路101和第二比較器 C0MP2。
[0019] 所述第一比較器C0MP1的正極輸入端連接放大主電路的輸出端0UT，負(fù)極輸入端 連接參考電壓vref,輸出端連接限流驅(qū)動(dòng)電路101。
[0020] 所述第二比較器C0MP2的正極輸入端連接限流驅(qū)動(dòng)電路101，負(fù)極輸入端連接參 考電壓vref，輸出端連接放大主電路的正極輸入端A。
[0021] 所述的限流驅(qū)動(dòng)電路101是具有延時(shí)功能的驅(qū)動(dòng)電路，需要保證該限流驅(qū)動(dòng)電路 101的延時(shí)時(shí)間遠(yuǎn)大于交流信號(hào)的周期。
[0022] 所述的限流驅(qū)動(dòng)電路101包含P型M0S(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管P1和N型M0S 晶體管N1，還包含第一電流源11和接地的第二電流源12,所述的P型M0S晶體管P1和N型 M0S晶體管N1的柵極端連接第一比較器C0MP1的輸出端，P型M0S晶體管P1的漏極端連接 N型M0S晶體管N1的漏極端，P型M0S晶體管P1的源極端連接第一電流源II，N型M0S晶 體管N1的源極端連接第二電流源12。
[0023] 所述的限流驅(qū)動(dòng)電路101還包含接地的電容C2,其連接第二比較器C0MP2的正極 輸入端。
[0024] 所述的放大主電路包含若干級(jí)放大器，如圖2所示的實(shí)施例，該放大主電路為兩 級(jí)放大電路，該放大主電路包含第一級(jí)放大器AMP1和第二級(jí)放大器AMP2,所述的第一級(jí)放 大器AMP1正極輸入端連接輸入電容C1和輸入電阻R，第一級(jí)放大器AMP1的負(fù)極輸入端連 接輸入電阻R1，第一級(jí)放大器AMP1的負(fù)極輸入端和輸出端之間連接反饋電阻R2,所述的第 二級(jí)放大器AMP2的負(fù)極輸入端連接輸入電阻R3,所述的第二級(jí)放大器AMP2的負(fù)極輸入端 和輸出端之間連接反饋電阻R4。
[0025] 第一級(jí)放大器AMP1的正極輸入端A通過輸入電容C1連接輸入的交流信號(hào)，第一 級(jí)放大器AMP1的ιΗ極輸入端A通過電阻R連接參考電壓vref,第一級(jí)放大器AMP1的負(fù)極 輸入端連接參考電壓IXM，第一級(jí)放大器AMP1的輸出端連接第二級(jí)放大器AMP2的正極輸 入端，第二級(jí)放大器AMP2的負(fù)極輸入端連接參考電壓χχΜ，第二級(jí)放大器AMP2的輸出端 OUT輸出放大后的交流信號(hào)。
[0026] 上述的參考電壓ιχΜ為放大電路的輸出信號(hào)的直流電壓值。
[0027] 圖2是本實(shí)用新型的一種【具體實(shí)施方式】，增加了由兩個(gè)比較器和一個(gè)限流驅(qū)動(dòng)電 路組成的反饋支路，兩個(gè)比較器的比較基準(zhǔn)電壓均為放大電路的輸出信號(hào)的直流電壓值 1ΧΜ，限流驅(qū)動(dòng)電路的作用在于控制反饋量，避免對(duì)正常放大的交流信號(hào)造成干擾。
[0028] 如圖2所示，連接第一級(jí)放大器AMP1正向輸入端的電阻R應(yīng)盡可能大，如圖2中 取電阻R=1M歐姆，以盡量減小交流信號(hào)的衰減，連接第一級(jí)放大器AMP1正向輸入端的電 容C1的取值大小由輸入交流信號(hào)的頻率決定，例如對(duì)15M赫茲的交流信號(hào)，電容C1取值 可以為1-10皮法。假設(shè)放大主電路中的第一級(jí)放大器出現(xiàn)了十毫伏失調(diào)電壓，R2 :R1=R4 : R3=10,由于第一級(jí)放大器AMP1有10毫伏失調(diào)電壓的存在，使B點(diǎn)的直流電壓值大于參考 電壓vref,造成放大主電路的輸出電壓OUT大于參考電壓ιχΜ，則第一比較器C0MP1輸出 高電平，Ν型M0S晶體管Ν1導(dǎo)通，以100納安電流放電,Ε點(diǎn)電壓下降到低于參考電壓vref, 第二比較器C0MP2的輸出級(jí)A點(diǎn)電壓下拉，使A點(diǎn)電壓減小，理論上可以使A點(diǎn)電壓無限接 近vref-ΙΟ毫伏，從而使放大主電路的輸出電壓OUT無限接近參考電壓vref,由于失調(diào)誤差 的存在及增益不可能無窮大，放大主電路的輸出電壓OUT不可能等于參考電壓χχΜ，但放 大主電路的輸出OUT點(diǎn)的電壓與參考電壓vref的差倌被顯著縮小到可以忽略。
[0029] 反饋支路的目的在于糾正直流電壓的偏差，因此需要設(shè)計(jì)限流驅(qū)動(dòng)電路，本實(shí)施 例中，用于充電的第一電流源11和放電的第二電流源12都被設(shè)計(jì)為100納安，同時(shí)電容C2 取值為2皮法，針對(duì)15兆交流信號(hào)，由于電容和限流電流源的存在，使得電容的充放電時(shí)間 遠(yuǎn)大于交流信號(hào)周期，因此不會(huì)影響交流信號(hào)的正常傳輸，電容C2的取值不可能很大，否 則在集成電路中將占據(jù)相當(dāng)大的面積。
[0030] 本實(shí)用新型給出了一種具備直流失調(diào)信號(hào)糾正功能的交流信號(hào)放大電路，對(duì)交流 信號(hào)的直流值進(jìn)行了保值糾正，在輸出端可以得到低誤差的直流電壓值，同時(shí)不會(huì)影響交 流信號(hào)的正常傳輸，放大電路可以應(yīng)用于圖1中的兩級(jí)放大電路，也可以應(yīng)用于1級(jí)或3級(jí) 以上的放大電路，所述限流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)也可以是其他具有延時(shí)功能的驅(qū)動(dòng)電路，只要 延時(shí)遠(yuǎn)大于交流信號(hào)的周期即可。
[0031] 盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上 述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于 本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附 的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種交流信號(hào)放大電路，其特征在于，該交流信號(hào)放大電路包含放大主電路和串聯(lián) 在放大主電路輸入端和輸出端之間的反饋支路； 所述的反饋支路包含串聯(lián)的第一比較器、限流驅(qū)動(dòng)電路和第二比較器； 所述第一比較器的正極輸入端連接放大主電路的輸出端，負(fù)極輸入端連接參考電壓， 輸出端連接限流驅(qū)動(dòng)電路； 所述第二比較器的正極輸入端連接限流驅(qū)動(dòng)電路，負(fù)極輸入端連接參考電壓，輸出端 連接放大主電路的正極輸入端； 所述的限流驅(qū)動(dòng)電路是具有延時(shí)功能的驅(qū)動(dòng)電路，該限流驅(qū)動(dòng)電路的延時(shí)時(shí)間大于交 流信號(hào)的周期。
2. 如權(quán)利要求1所述的交流信號(hào)放大電路，其特征在于，所述的放大主電路包含若干 級(jí)放大器，第一級(jí)放大器的正極輸入端連接輸入的交流信號(hào)，前一級(jí)放大器的輸出端連接 后一級(jí)放大器的正極輸入端，最后一級(jí)放大器的輸出端輸出放大后的交流信號(hào)，第一級(jí)放 大器的正極輸入端和每一級(jí)放大器的負(fù)極輸入端都連接參考電壓。
3. 如權(quán)利要求2所述的交流信號(hào)放大電路，其特征在于，所述的參考電壓為放大電路 的輸出信號(hào)的直流電壓值。
【文檔編號(hào)】H03F3/45GK203896316SQ201420245102
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】張寧 申請(qǐng)人:聚辰半導(dǎo)體(上海)有限公司