專利名稱：線性放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性放大器，尤指運(yùn)算放大器和OCL功率放大器。
隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)線性放大器的要求越來越高。為使放大器能準(zhǔn)確放大，一般要求有較高的增益，對(duì)快速變化的信號(hào)，要求有較好的動(dòng)態(tài)性能，如寬頻帶和高上升速率，對(duì)小信號(hào)和直流信號(hào)則要求有較小的漂移。然而，長(zhǎng)期以來，人們一直難以解決放大器的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。因?yàn)?，較高的增益意味著要采用多級(jí)放大器，多級(jí)放大器閉環(huán)后很易產(chǎn)生自激振蕩，要補(bǔ)償自激振蕩又降低了放大器的動(dòng)態(tài)性能?，F(xiàn)有技術(shù)中，有的放大器名為高速，但使用時(shí)要補(bǔ)償自激，此時(shí)已不再高速，這種電路很多;有的高速是靠犧牲增益換來的，如代表現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)LTC公司(Linear Technology Corp.線性技術(shù)公司)生產(chǎn)的運(yùn)算放大器LT-1190系列。LT-1190系列放大器為避免閉環(huán)自激，最大開環(huán)增益只能到100dB，增益帶寬最大400MHz，該電路的瞬態(tài)響應(yīng)還有二階系統(tǒng)常見的阻尼和振蕩。減少漂移的穩(wěn)零同樣也降低動(dòng)態(tài)性能，典型的現(xiàn)有技術(shù)是獲得廣泛應(yīng)用的許多集成電路廠生產(chǎn)的斬波自穩(wěn)零型運(yùn)算放大器，如上海元件五廠生產(chǎn)的5G7650型運(yùn)算放大器。這種電路有一個(gè)可穩(wěn)零的付通道，付通道不穩(wěn)零時(shí)，付通道經(jīng)電容器提供一個(gè)經(jīng)穩(wěn)零的放大了的輸入信號(hào)給主通道放大，付通道穩(wěn)零時(shí)，利用電容器保持放大了的輸入信號(hào)，供主通道放大，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的穩(wěn)零。由于付通道穩(wěn)零時(shí)，電容器為保持態(tài)，因此放大器使用頻率受斬波穩(wěn)零頻率的限制，動(dòng)態(tài)性能受到影響，由于電容器的電壓與輸入信號(hào)有關(guān)，充放電強(qiáng)度大，因此這種電路有較強(qiáng)的沖擊干擾和噪聲。
本發(fā)明的目的是提供一種線性放大器，它可以同時(shí)具有好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，即有寬的頻帶，大的上升速率，高的增益。這樣，可使放大器件的高頻性能得以充分利用。本發(fā)明的自穩(wěn)零型的線性放大器，沖擊干擾小、噪聲低，可以自穩(wěn)零以大大減小放大器的零漂，而且又不影響放大器的工作頻率及動(dòng)態(tài)性能。
可具有寬的頻帶，大的上升速率，高的增益的發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的線性放大器(以下稱AO)或有①至少一個(gè)輸入和/或輸出回路中接入了具感性、容性和電阻性的部件最好是電阻和電容的一級(jí)放大器，且加入的所述部件改變了一級(jí)放大器的微變等效電路，改變了原有特性(使之可控)。在幅值穿越頻率以下頻率，新的幅頻特性曲線(指折線化的，對(duì)數(shù)刻度，下同)包含有斜率為0dB/dec，-20dB/dec，0dB/dec，…-20dB/dec，0dB/dec的折線(dec十倍頻程)，最好只有0dB/dec，-20dB/dec，0dB/dec三段折線或0dB/dec，-20dB/dec，0dB/dec，-20dB/dec四段。一級(jí)放大器的第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率前移，但在原穿越頻率(即0dB增益點(diǎn)頻率，數(shù)值上等于單位增益帶寬)處的增益仍接近0dB。這種一級(jí)放大器下稱特性可控的一級(jí)放大器Ak;或有②至少一個(gè)接成閉環(huán)的放大器，且所述每個(gè)接成閉環(huán)的放大器均有具高通濾波特性的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。所述負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)放大器[A0]而言是局部負(fù)反饋。負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)了零極點(diǎn)(與幅頻特性的轉(zhuǎn)折頻率有對(duì)應(yīng)關(guān)系)的重構(gòu)，引入局部負(fù)反饋前的至少1個(gè)極點(diǎn)消失，減小了電路的相位移。局部負(fù)反饋使放大器的幅頻特性可控，主要決定放大器的性能。所述接成閉環(huán)的放大器里，或有一個(gè)有差分或非差分輸入的一～三級(jí)基本放大器[Ai]，或有至少一個(gè)有局部負(fù)反饋的放大器，即線性放大器[A0]有多層局部負(fù)反饋，或有至少一個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]，或同時(shí)有至少一個(gè)有局部負(fù)反饋的放大器和有至少一個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]，在這四種情形中的第二、三、四種情形下還可以有一個(gè)開環(huán)的一級(jí)放大器，但最好無。每個(gè)有局部負(fù)反饋的放大器可類似于前述的接成閉環(huán)的放大器那樣層層劃分;或有③前述(①、②)兩種放大器組合的放大器。特性可控的一級(jí)放大器[Ak]和/或局部負(fù)反饋的引入降低了放大器的階次，使放大器電路[A0]在幅值穿越頻率0.2倍以下的頻率范圍內(nèi)，最好在幅值穿越頻率以下的頻率范圍內(nèi)，幅頻特性曲線斜率為-60dB/dec的折線段每段所對(duì)應(yīng)的頻率范圍＜3倍頻程(斜率為-60dB/dec的折線段很短，對(duì)系統(tǒng)性能影響小故以下視其不存在而對(duì)其忽略)，最好斜率均是≥-40dB/dec。如有-40dB/dec斜率的折線段則其每段所對(duì)應(yīng)的頻率范圍不超過50倍頻程(如有段靠近幅值穿越頻率點(diǎn)則該段允許寬至100倍頻程)，最好是5～20倍頻程。最好有，在幅值穿越頻率以下的一個(gè)＞200倍頻程的范圍內(nèi)，最好在放大器幅頻特性的第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率～幅值穿越頻率的范圍內(nèi)，特性曲線斜率最好或一直按-20dB/dec的斜率伸展，或按-20dB/dec，0dB/dec，…的斜率交替出現(xiàn)，或按-20dB/dec，-40dB/dec，-20dB/dec…的斜率交替出現(xiàn)，或按-40dB/dec，-20dB/dec，-40dB/dec，…的斜率交替出現(xiàn)，或按0dB/dec，-20dB/dec，-40dB/dec的斜率輪流出現(xiàn)。線性放大器[A0]可以有一個(gè)開環(huán)的一級(jí)放大器，但最好無。放大器[A0]的最小組成是一個(gè)有局部負(fù)反饋的二級(jí)放大器，或一個(gè)有局部負(fù)反饋的一級(jí)放大器加上一個(gè)一級(jí)放大器，或一個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]加上一個(gè)一級(jí)放大器。前述的每個(gè)放大器可有必要的電壓跟隨器(射極或源極跟隨器)，以隔離不同負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)間的影響，或減少后級(jí)的輸入阻抗對(duì)前級(jí)的輸出負(fù)載的影響。當(dāng)一個(gè)負(fù)反饋和其下層(即內(nèi)部)負(fù)反饋反饋到同一點(diǎn)時(shí)，最好在這兩點(diǎn)間加入跟隨器，對(duì)電流負(fù)反饋的負(fù)載，特別是在負(fù)載較小時(shí)，最好有跟隨器，以與后級(jí)隔離。由于特性可控的一級(jí)放大器[Ak]和負(fù)反饋的參數(shù)可人為設(shè)置，因此可做到對(duì)放大器的單位增益帶寬犧牲小，由于可采用多個(gè)(層)放大器，所以可有高增益。
說明中，對(duì)常見技術(shù)或簡(jiǎn)單類比即可推出的結(jié)果不加詳細(xì)討論。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步介紹。


圖1a是線性放大器A0的幅頻特性圖的幾種情形。
圖1b示出閉環(huán)幅頻特性與開環(huán)幅頻特性、反饋幅頻特性的關(guān)系，圖1c示出兩個(gè)放大器與由其組成的放大器的幅頻特性關(guān)系，圖1d示意一個(gè)含放大器A11、A12、A13、A14的線性放大器A0的幅頻特性關(guān)系，A11、A12為可控的一級(jí)放大器，A13、A14有局部負(fù)反饋F13、F14，A13c、A14c指閉環(huán)后的A13、A14，A13可以是一級(jí)放大器或閉環(huán)的二級(jí)放大器，A14可以是二級(jí)放大器，圖1d只是示意可控的一級(jí)放大器和有閉環(huán)的放大器的組合后的幅頻特性關(guān)系而非最優(yōu)構(gòu)成。
圖2是線性放大器A0的原理方框圖。電壓跟隨器在圖中未表示。
圖3是線性放大器A0有多個(gè)閉環(huán)的放大器時(shí)各放大器的局部負(fù)反饋的幅頻特性(≤2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率)關(guān)系的示圖。圖中，fij為A1i放大器的第j個(gè)轉(zhuǎn)折頻率。
圖4是采用典型的1節(jié)或多節(jié)的電阻和電容構(gòu)成局部負(fù)反饋幅頻特性的示圖。
圖5是局部負(fù)反饋為電流局部負(fù)反饋時(shí)的組成示圖。
圖6是阻抗網(wǎng)絡(luò)的組成示圖。
圖7是局部負(fù)反饋為電壓局部負(fù)反饋時(shí)的組成示圖。
圖5、7中，1、2為輸入端，3為輸出端。
圖8是一種典型的用于輸入級(jí)的(源極/射極，單管/復(fù)合管)跟隨器的組成示圖。
圖9是一種典型的二級(jí)基本放大器的組成示圖。
圖10是一種典型的用于輸出級(jí)的(源極/射極，單管/復(fù)合管)跟隨器的組成示圖。
圖3～10中均用IS表示偏置電路。圖8、10中，1為輸入端，2為輸出端。
圖11是采用三個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器的，有單層局部負(fù)反饋的實(shí)施例。
圖12是采用一個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器和一個(gè)有電流局部負(fù)反饋的放大器的，有單層局部負(fù)反饋的實(shí)施例。
圖13是采用一個(gè)有電流局部負(fù)反饋的放大器的，有單層局部負(fù)反饋的實(shí)施例。
圖14是采用一個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器的，有單層局部負(fù)反饋的實(shí)施例。
圖15是采用兩個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器的，有單層局部負(fù)反饋的實(shí)施例，其中有一個(gè)局部負(fù)反饋有多節(jié)的電阻和電容。
圖16是采用三個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器的，有三層局部負(fù)反饋的實(shí)施例。
圖17是采用有非差分輸入級(jí)的，兩個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器的，有兩層局部負(fù)反饋的實(shí)施例。
圖11～17中，1、2分別為兩輸入端(A0閉環(huán)使用時(shí)，反饋端也看成輸入端)，3為輸出端。
圖18曲線1為一般常見的一級(jí)放大器的幅頻特性，曲線2為其接成特性可控的一級(jí)放大器Ak時(shí)的幅頻特性。
圖19a為有特性可控的一級(jí)放大器Ak的實(shí)施例，圖19b為其幅頻特性。
據(jù)自動(dòng)控制理論可知，設(shè)A(S)，F(xiàn)(S)分別是放大器放大環(huán)節(jié)和反饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，若A(S)·F(S)+1＝0的根的實(shí)部均為負(fù)值，就可保證閉環(huán)不產(chǎn)生自激，按此有A(S)·F(S)的幅頻特性圖在0dB增益以上沒有-40dB/dec(dec十倍頻程)以下(如-60dB/dec，-80dB/dec)的斜率時(shí)，閉環(huán)不自激，為有一定的相角裕量及較好的動(dòng)態(tài)性能，幅頻特性圖在有-40dB/dec的斜率時(shí)最好在其前后有0dB/dec或-20dB/dec的斜率。本發(fā)明的線性放大器[A0]引入的特性可控的一級(jí)放大器Ak或局部負(fù)反饋可實(shí)現(xiàn)零極點(diǎn)按希望值重構(gòu)，降低了放大器的階次，減小了電路的相位移，保證了不自激和較好的動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)還可做到，放大器的單位增益帶寬變化不大，即對(duì)單位增益帶寬犧牲小。對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)，按控制理論有閉環(huán)傳函Ac(S)＝A(S)/[1+A(S)F(S)]，A(S)，F(xiàn)(S)分別為開環(huán)傳函和反饋系統(tǒng)傳函，在A環(huán)節(jié)增益足夠大時(shí)，Ac(S)近似為1/F(S)(對(duì)電流負(fù)反饋，若有阻抗網(wǎng)絡(luò)則傳函為[1/F(S)]·Z(S)，Z(S)為阻抗網(wǎng)絡(luò)傳函)，要得到有某種特性的放大器只要構(gòu)造一定的負(fù)反饋即可實(shí)現(xiàn);對(duì)有特性可控的一級(jí)放大器Ak的系統(tǒng)，輸入和/或輸出回路并/串聯(lián)的容阻元件也可使一級(jí)放大器的轉(zhuǎn)折頻率點(diǎn)增、減、移動(dòng)(圖18)。在幅值穿越頻率以下的頻率范圍內(nèi)，由于增、減有局部負(fù)反饋的放大器或特性可控的一級(jí)放大器[Ak]和改變其參數(shù)可以很方便地增、減、移動(dòng)特性曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，構(gòu)造若干個(gè)有某種傳函的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)(及阻抗網(wǎng)絡(luò))的放大器和/或特性可控的一級(jí)放大器Ak，應(yīng)用簡(jiǎn)單的控制理論常識(shí)即可疊加、合成產(chǎn)生所需的有各種幅頻特性的放大器。圖1a的曲線[1～5]是線性放大器A0的幅頻特性圖的幾種情形。圖1b示出幅頻特性圖上閉環(huán)幅頻特性Ac(粗線)與開環(huán)幅頻特性A(細(xì)線)、反饋幅頻特性F(虛線)及1/F(細(xì)線)的關(guān)系，近似有Ac＝min(A，1/F)。選取反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時(shí)應(yīng)盡量使負(fù)反饋F的轉(zhuǎn)折頻率fo2接近放大環(huán)節(jié)A的幅值穿越頻率fc1以減少對(duì)高頻性能的犧牲(但構(gòu)造有圖3特性的系統(tǒng)時(shí)，這種犧牲是必要的)。圖1c示出放大器A1，A2與由其組成的放大器A的幅頻特性關(guān)系，A＝A1·A2，幅頻特性曲線近似相加，圖1d中亦可見一個(gè)含放大器A11、A12、A13、A14的線性放大器A0的幅頻特性的組合關(guān)系。疊加、合成產(chǎn)生有圖1a曲線[1～5]的幅頻特性的放大器的技術(shù)均為常見技術(shù)，下文一般不再詳述。圖2表示了線性放大器A0的組成的原理方框圖，Z11～Z1n為阻抗網(wǎng)絡(luò)，只在有電流局部負(fù)反饋時(shí)才有，也可按自動(dòng)控制理論將其折算到相應(yīng)的A環(huán)節(jié)和F環(huán)節(jié)(這也屬于基本技術(shù))，A10是可無的開環(huán)一級(jí)放大器，若A11～A1n中有些(或全部)是特性可控的一級(jí)放大器則可無對(duì)應(yīng)的F環(huán)節(jié)(且Z環(huán)節(jié)可規(guī)并到A環(huán)節(jié)中去)，圖2中，1為輸入，2為輸出。
線性放大器(A0)最好有至少一個(gè)閉環(huán)的放大器。所述每個(gè)接成閉環(huán)的放大器有具一階高通濾波特性的局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以含感性、容性和電阻性部件，最好是含有電阻電容的電路。局部負(fù)反饋可以是電流負(fù)反饋或電壓負(fù)反饋。在幅值穿越頻率的0.2倍以下的頻率范圍內(nèi)，最好在幅值穿越頻率以下的頻率范圍內(nèi)，每一個(gè)閉環(huán)所對(duì)應(yīng)的放大器的幅頻特性曲線的斜率均≥-60dB/dec，最好≥-40dB/dec。斜率不滿足要求時(shí)，可以改變局部負(fù)反饋或特性可控的一級(jí)放大器[Ak]的參數(shù)移動(dòng)特性曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，或者減少每一個(gè)閉環(huán)所對(duì)應(yīng)的放大器內(nèi)的下一層放大器的個(gè)數(shù)并增加局部負(fù)反饋的層數(shù)。
最里層的閉環(huán)對(duì)應(yīng)的放大器最好是一個(gè)二級(jí)基本放大器，或是至少兩個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]，或是至少兩個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]和一個(gè)一級(jí)放大器。最好每個(gè)含有閉環(huán)下層放大器的放大器內(nèi)或①有一個(gè)下層放大器，其局部負(fù)反饋環(huán)節(jié)的幅頻特性有具1或2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的一階高通濾波特性;或②有兩個(gè)下層放大器，其中一個(gè)放大器的局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)有具多于2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的一階高通濾波特性，而另一個(gè)放大器的局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)有具1或2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的一階高通濾波特性;或③有1～3個(gè)下層放大器，每個(gè)放大器的局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)有具多于2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的一階高通濾波特性;或④有多于1個(gè)下層放大器，每個(gè)下層放大器的局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的特性具1個(gè)轉(zhuǎn)折頻率(參考圖3之11)或具2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率(參考圖3之11(虛線分支)，12，13，…，1n);或具多于2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率(參考圖4之15，17，19…)的一階高通濾波特性，這些轉(zhuǎn)折頻率(圖3、4之fij)適當(dāng)錯(cuò)開(參考圖1d的F13、F14，圖3)以使在去掉各個(gè)下層放大器對(duì)應(yīng)的反饋環(huán)節(jié)時(shí)的上層放大器幅值穿越頻率的0.2倍以下的頻率內(nèi)，下層放大器各個(gè)反饋環(huán)節(jié)的幅頻特性疊加后沒有高于40dB/dec的斜率，在電流局部負(fù)反饋的情形下，若電流局部負(fù)反饋帶有阻抗網(wǎng)絡(luò)[Zli]則應(yīng)將1/Zli(S)所對(duì)應(yīng)的特性曲線作為一個(gè)等效的F環(huán)節(jié)(記為Flia)。
可以有電流局部負(fù)反饋(圖5之F，放大器為A)，此時(shí)，放大器[A]有差分輸出級(jí)，差分輸出對(duì)管[參考圖9之T23，T24]一個(gè)用于局部負(fù)反饋，一個(gè)用于帶負(fù)載網(wǎng)絡(luò)[參考圖6之Z]作電壓輸出或當(dāng)其后級(jí)也是電流局部負(fù)反饋時(shí)用作后級(jí)的輸入，差分輸出對(duì)管輸出電流信號(hào)分量的數(shù)值近似相等方向相反。局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)[F]由1節(jié)或多節(jié)電阻電容[參考圖5之R01，R11，R12，…，Rm1，Rm2，C11，…，Cm1]構(gòu)成(電阻[Rm1]是可可取消的)。網(wǎng)絡(luò)[F]有一階高通濾波特性(特性曲線參考圖3之21，圖4之18-1節(jié)，17-多節(jié))，增益在特性曲線上單位不同，特性曲線可沿F軸上下移動(dòng)，移動(dòng)幅度與R01成正比)。負(fù)載網(wǎng)絡(luò)由1節(jié)或多節(jié)電阻電容[參考圖6之R12，R11，C11，…，Ri1，Ci1，…，Rml，Cm1]構(gòu)成(阻抗網(wǎng)絡(luò)Z)，是放大器的一個(gè)有效放大環(huán)節(jié)。有阻抗網(wǎng)絡(luò)[Z]時(shí)應(yīng)將1/Z(S)與F(S)合并(即相乘)作為等效的總的F(S)環(huán)節(jié)?？侳(S)的特性曲線斜率有多于2次轉(zhuǎn)折時(shí)可以每3～30倍頻程轉(zhuǎn)折一次?？梢杂猩錁O(源極)跟隨器跟隨負(fù)載電壓再作輸出。局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)[F]的電阻和電容依據(jù)所要求的特性可按下述關(guān)系選取2π·fi2·Ri2·Ci1＝0.5～2 (見圖4，單節(jié)時(shí)使用Rm2不用R12)2π·fi1·Ri1·Ci1＝0.5～2min(R11，R21，…，Rm1)＞max(R12，R22，…，Rm2)，最好R11＝R21＝…＝Rm1，R12＝R22＝…＝Rm2圖6示出一種由1節(jié)或多節(jié)的電阻電容構(gòu)成的阻抗網(wǎng)絡(luò)[Z]，該阻抗網(wǎng)絡(luò)為放大器傳遞函數(shù)的一個(gè)有效環(huán)節(jié)[Fa(S)＝1/Z(S)，圖3特性曲線22，圖4特性曲線19，20]。電阻和電容可按下述關(guān)系選取R12＝(0～1)RO1 (R01見圖5，下同)2π·fi2a·Rj1·Ci1＝0.5～2 (見圖4，j＝i-1，i＝1～m)2π·fila·Ri1·Ci1＝0.5～2Z也可僅由R12構(gòu)成，R12＝R01可以有電壓局部負(fù)反饋(參考圖7之F，放大器為A)。局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)[F]由1節(jié)或多節(jié)的電阻電容[圖7之R11，R12，…，Rm1，Rm2，C11，…，Cm1]構(gòu)成(電阻[Rm1]是可取消的)。網(wǎng)絡(luò)[F]有一階高通濾波特性(特性曲線參見圖3之11，12，…，1n，圖4之曲線16-1節(jié)，15-多節(jié))。對(duì)多節(jié)網(wǎng)絡(luò)[F]，特性曲線斜率可以每3～30倍頻程有一次改變(曲線轉(zhuǎn)折)，電阻和電容依據(jù)所要求的特性可按下述關(guān)系選取2π·fi2·Ri2·Ci1＝0.5～2 (見圖4)2π·fi1·Ril·Ci1＝0.5～2min(R11，R21，…，Rm1)＞max(R12，R22，…，Rm2)，最好R11＝R21＝…＝Rm1，R12＝R22＝…＝Rm2反饋網(wǎng)絡(luò)最好為一階高通濾波特性的單節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)[圖5之R01，R11，C11，Rm2圖7之R11，R12，C11]。最里層閉環(huán)對(duì)應(yīng)的每個(gè)放大器最好是一個(gè)二級(jí)基本放大器[Ai，圖9]，或是兩～四個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]，或是兩～三個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]和一個(gè)一級(jí)放大器。一個(gè)閉環(huán)所對(duì)應(yīng)的放大器[A1i，A2j…]內(nèi)的放大器，最好或是兩者相加總數(shù)為兩～四的特性可控的一級(jí)放大器[Ak]和接成閉環(huán)的下一層放大器[A2j，A3k…]，或有與前述最里層閉環(huán)對(duì)應(yīng)的放大器相同的構(gòu)成。
圖9是一種常見的二級(jí)基本放大器(記作Ai)。每個(gè)二級(jí)基本放大器的增益可＞40dB。它有2輸入端[1，2]，輸出端可選[3，4]之一(用于輸出電壓)及[5](僅在電流局部負(fù)反饋時(shí)采用，不用則接地，見圖中虛線)，Z21和Z22分別為第1第2級(jí)的負(fù)載(可為一電阻或省略)，Z22可用作電流局部負(fù)反饋的阻抗網(wǎng)絡(luò)[圖6之Z]，T25為單管或復(fù)合管的跟隨器[G03]。
圖11是采用三個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器的，有單層局部負(fù)反饋的實(shí)施例。A1，A2，A3均可用圖9之二級(jí)放大器[Ai]，局部負(fù)反饋均為單節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)[參考圖7]，G1可用圖8之跟隨器[G01]，G2可用圖10之跟隨器[G02]，若A2輸出級(jí)已有跟隨級(jí)[G03]則G2可省。使用特征頻率2GHz的MOS晶體管，R1＝1k，R2＝1M，R3＝1k，R4＝150k，R5＝500Ω，C1＝0.024μ，C2＝25p，C3＝0.16pF，A1～A3閉環(huán)增益分別為70～100dB，60dB，50dB，對(duì)應(yīng)圖3的fi2分別為6.7k，6.7M，1G Hz，A2，A3的fil分別為6.7k，6.7M(Al無fil，參考圖3的11的實(shí)線部分)，放大器[A0]總增益＞180dB，增益帶寬1GHz，幅頻特性為圖1之曲線[3](或[5])，若改變電阻電容之值(改變圖3的fi1，fi2之值)可具曲線[1，2，4]之特性。在集成電路里，R2，R4這類大電阻制造較困難，可采用分壓電路減小阻值，如用虛框內(nèi)的R41，R42，R43網(wǎng)絡(luò)代替R4(R41＝15k，R42＝1k，R43＝10kΩ)，R2亦可同樣構(gòu)造，C1較大難集成，可改C1＝500pF同時(shí)R1＝50k，其它實(shí)施例有類似情況不再另述。
圖12是采用一個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器[A2]和一個(gè)有電流局部負(fù)反饋的放大器[A1]的，有單層局部負(fù)反饋的實(shí)施例。A1，A2均可用圖9之二級(jí)放大器，A1含1節(jié)的電阻電容構(gòu)成的阻抗網(wǎng)絡(luò)[Z1，即圖6之Z]和跟隨級(jí)[G2，即G03]，G1可用圖8之跟隨器[G01]。圖中將R4的一端接地，它等效于將R4與C2并聯(lián)(即圖6所示的形式)。放大器[A0]的輸入級(jí)(即G1和A1的第一級(jí))用MOS管其它級(jí)用雙極型晶體管，晶體管特征頻率500MHz，R1＝1k，R2＝100k，R3＝1k，R4＝100k，R5＝1k，R6＝1kΩ，C1＝0.4p，C2＝4p，C3＝400pF，A1，A2的閉環(huán)增益分別為80dB，60～100dB，對(duì)應(yīng)圖3的fi2分別為400M，40MHz(Z1環(huán)節(jié))，0.4MHz(A2環(huán)節(jié))，A1的fi1分別為4MHz，0.4MHz(Z1環(huán)節(jié))，放大器[A0]總增益可＞140dB，單位增益帶寬200MHz，幅頻特性為圖1之曲線[2]。
圖13是采用一個(gè)有電流局部負(fù)反饋的放大器的，有單層局部負(fù)反饋的實(shí)施例。A1可用圖9之二級(jí)放大器[Ai]，含多節(jié)的電阻電容構(gòu)成的阻抗網(wǎng)絡(luò)[Z1，即圖6之Z](若將C2改為與R4并聯(lián)則為圖6的形式)，取R1＝R2＝(0.5～1)kΩ，C1＝1/[(3～6)f·R1](f為晶體管的特征頻率)，C2＝(0.2～1)倍的晶體管輸入電容，R4＝10R1，R3＝10R4，C3＝10C2，則放大器的總增益可達(dá)100dB，單位增益帶寬約0.5f，幅頻特性為圖1a之曲線[1]。
圖14是采用一個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器的，有單層局部負(fù)反饋的實(shí)施例。A1可用圖9之二級(jí)放大器[Ai]。增益可達(dá)100dB，幅頻特性為圖1之曲線[3]。
圖15是采用兩個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器的，有單層局部負(fù)反饋的實(shí)施例，有一個(gè)局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)[F1]由1節(jié)的電阻電容構(gòu)成，有一個(gè)局部負(fù)反饋[F2]有多節(jié)的電阻電容。參數(shù)例使用特征頻率500MHz的晶體管，C1＝C2＝(0～1)倍的晶體管輸入電容，R1＝R2＝(1～100)kΩ(場(chǎng)效管時(shí)10～100k，雙極管時(shí)1～10k)，R3＝1kΩ，C3＝0.4p，R4～R6＝1k，R7～R9＝10kΩ，C4～C6分別為0.4，40，4000pF，總增益可＞140dB，單位增益帶寬＞200MHz，幅頻特性為圖1之曲線[2]或[1]。
圖16是采用三個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器的，有三層局部負(fù)反饋的實(shí)施例，五個(gè)局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)[F1～F5]均由1節(jié)的電阻電容構(gòu)成，參數(shù)例使用特征頻率500MHz的晶體管，R1＝R3＝R4＝R6＝R7＝1KΩ，R2＝R5＝(1～5)MΩ，C1＝C2＝C3＝C4＝C5＝0.4pF(也可取消R2R5)，總增益＞180dB，單位增益帶寬＞200MHz，幅頻特性為圖1a之曲線[3或5]。
圖17是采用有非差分輸入級(jí)的，兩個(gè)有電壓局部負(fù)反饋的放大器的，有兩層局部負(fù)反饋的實(shí)施例，三個(gè)局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)[F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3]均由1節(jié)的電阻電容構(gòu)成，使用特征頻率500MHz的晶體管，增益可＞120dB，單位增益帶寬＞200MHz，幅頻特性為圖1a之曲線[3或5]。
圖18曲線1為常見的一級(jí)放大器的幅頻特性，曲線2為其接成特性可控的一級(jí)放大器Ak時(shí)的幅頻特性，f1為原轉(zhuǎn)折頻率，f3為新轉(zhuǎn)折頻率，在原穿越頻率f2處的增益比0dB稍小。
圖19a為有特性可控的一級(jí)放大器Ak的實(shí)施例，圖19b為其幅頻特性。A1、A2為一級(jí)放大器，A1、A2的特性原來相同，A1的輸出回路接入阻抗網(wǎng)絡(luò)Z1后構(gòu)成特性可控的一級(jí)放大器Ak，G1為跟隨器。1、2為+、-輸入端，3為輸出端。實(shí)施例的典型參數(shù)為晶體管特征頻率200MHz(等效g-s極間電容1.6pf)，互導(dǎo)gm為2mS，R1＝R3＝200k，R2＝1k，C1＝160pf，整個(gè)電路的增益100dB，增益帶寬100MHz。增加這種帶阻抗網(wǎng)絡(luò)的一級(jí)放大器的數(shù)量(參數(shù)需要作相應(yīng)變動(dòng))可使整個(gè)電路的增益增加。
本發(fā)明的放大器，可使用各類放大器件如場(chǎng)效應(yīng)管或雙極型管，也可混合使用，這屬于常規(guī)知識(shí)。
本發(fā)明的這種電路，閉環(huán)不自激，可在高增益下使器件的頻率性能得到的極限應(yīng)用，如在使用特征頻率2GHz的晶體管時(shí)可得到增益帶寬1GHz的放大器，增益可＞180dB，本發(fā)明的電路由于其幅頻特性最壞的情形是-20dB/dec，-40dB/dec交替出現(xiàn)，分析其閉環(huán)使用的響應(yīng)可知，它有接近一階系統(tǒng)的性能，沒有一般電路常見的呈二階系統(tǒng)特性的影響動(dòng)態(tài)性能的長(zhǎng)時(shí)間、大幅度的阻尼振蕩，這樣，電路的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能并不矛盾，可同時(shí)最優(yōu)。一階系統(tǒng)比二階系統(tǒng)好可用自動(dòng)控制理論來論證設(shè)兩放大器增益同為120dB，幅值穿越頻率同為1/2πMHz，均接成閉環(huán)增益＝1的放大器，對(duì)單位階躍輸入則一階系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)間常數(shù)為1μs，而二階系統(tǒng)響應(yīng)則有阻尼振蕩(阻尼比0.001，振蕩幅度為1)，且時(shí)間常數(shù)為1ms。本發(fā)明的這種電路，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易集成或部分集成化大規(guī)模生產(chǎn)。
可自穩(wěn)零的線性放大器的發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的自穩(wěn)零型放大器有第一、第二兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。有第一、第二兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端的主放大器，其第一輸入端和自穩(wěn)零型放大器第一輸入端間有一個(gè)含有主穩(wěn)零電容器的第一回路，主放大器的第二輸入端和輸出端分別有通路連接成自穩(wěn)零型放大器的第二輸入端和輸出端。當(dāng)主放大器的第一輸入端為正輸入端第二輸入端為負(fù)輸入端則自穩(wěn)零型放大器的第一輸入端為正輸入端第二輸入端為負(fù)輸入端，當(dāng)主放大器的第一輸入端為負(fù)輸入端第二輸入端為正輸入端則自穩(wěn)零型放大器的第一輸入端為負(fù)輸入端第二輸入端為正輸入端。有一個(gè)用于穩(wěn)零的零漂很小的輔助放大器，它有正、負(fù)兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。輔助放大器的正負(fù)輸入端、輸出端和自穩(wěn)零型放大器的第一第二輸入端、主放大器的第一輸入端間分別有含開關(guān)的第二、第三、第四回路，開關(guān)可以是如模擬開關(guān)、電接點(diǎn)開關(guān)類的開關(guān)，最好是模擬開關(guān)。輔助放大器對(duì)自穩(wěn)零型放大器穩(wěn)零時(shí)，第二、第三、第四回路的開關(guān)均接通，輔助放大器的輸出改變主穩(wěn)零電容器上的電壓，使之與輸入回路的漂移抵消，使自穩(wěn)零型放大器的第一第二輸入端間的零漂很小，主要取決于輔助放大器的零漂，這樣，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自穩(wěn)零型放大器的穩(wěn)零時(shí)。輔助放大器不需要對(duì)自穩(wěn)零型放大器穩(wěn)零時(shí)，第四回路的開關(guān)斷開，由于主穩(wěn)零電容器的電壓保持作用，自穩(wěn)零型放大器的第一第二輸入端間的零漂仍然將很小。上述兩種狀態(tài)可交替進(jìn)行，也可以只有第一種狀態(tài)。無論在何階段，主放大器一直處于正常放大狀態(tài)，因此，可對(duì)輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)連續(xù)放大，狀態(tài)轉(zhuǎn)換對(duì)自穩(wěn)零型放大器頻率特性及動(dòng)態(tài)性能沒有影響。
本發(fā)明的進(jìn)一步描述結(jié)合以下一個(gè)實(shí)施例和附圖給出。
圖20是本發(fā)明的電路原理圖。
有第一、第二兩個(gè)輸入端[4，5]和一個(gè)輸出端[6]的主放大器[A1]，其第一輸入端[4]和自穩(wěn)零型放大器第一輸入端[1]間有一個(gè)含有主穩(wěn)零電容器[C1]的第一回路，主放大器[A1]的第二輸入端[5]和輸出端[6]分別作為自穩(wěn)零型放大器的第二輸入端[2]和輸出端[3]。輔助放大器[A2]的正負(fù)輸入端[7，8]、輸出端[9]和自穩(wěn)零型放大器的第一第二輸入端[1，2]、主放大器[A1]的第一輸入端[4]間分別有由模擬開關(guān)[S1，S2，S3]組成的第二、第三、第四回路，輔助放大器[A2]對(duì)自穩(wěn)零型放大器穩(wěn)零時(shí)，第二、第三、第四回路的開關(guān)[S1，S2，S3]均接通，輔助放大器[A2]的輸出改變主穩(wěn)零電容器[C1]上的電壓，使之與輸入回路的漂移抵消，使自穩(wěn)零型放大器的第一第二輸入端[1，2]間的零漂很小，主要取決于輔助放大器的零漂，這樣，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自穩(wěn)零型放大器的穩(wěn)零。
輔助放大器[A2]可以對(duì)自身穩(wěn)零。它由一負(fù)輸入端前接一輔助電容器[C2]的放大器[A3]及模擬開關(guān)[S4，S5，S8]組成，輔助電容器[C2]的一端接于放大器[A3]的負(fù)輸入端，另一端作為輔助放大器[A2]的負(fù)輸入端[8]，放大器[A3]的正輸入端、輸出端分別對(duì)應(yīng)于輔助放大器[A2]的正輸入端[7]、輸出端[9]，放大器[A3]的正輸入端與一參考點(diǎn)[10]間有由模擬開關(guān)[S4]組成的第五回路，輔助電容器[C2]沒與放大器[A3]的負(fù)輸入端相連的一端[8]與上述參考點(diǎn)[10]間有由模擬開關(guān)[S5]組成的第六回路，放大器[A3]的負(fù)輸入端和輸出端有一個(gè)由模擬開關(guān)[S6]組成的第七回路。所述參考點(diǎn)[10]可以是接地端(附圖用虛線連線)，也可以是主穩(wěn)零電容器[C1]沒與主放大器[A1]第一輸入端[4]相連的一端[11](附圖用實(shí)線連線)。在輔助放大器[A2]沒對(duì)自穩(wěn)零型放大器穩(wěn)零的時(shí)間里，輔助放大器[A2]可對(duì)自身穩(wěn)零，此時(shí)，第二回路的開關(guān)[S1]、第三回路的開關(guān)[S2]、第四回路的開關(guān)[S3]均斷開，第五回路的開關(guān)[S4]、第六回路的開關(guān)[S5]、第七回路的開關(guān)[S6]均接通，放大器[A3]接成電壓跟隨器，輔助電容器[C2]上的電壓與放大器[A3]的零漂抵消，完成對(duì)輔助放大器[A2]的穩(wěn)零。在輔助放大器[A2]對(duì)自穩(wěn)零型放大器穩(wěn)零時(shí)，上述開關(guān)通、斷情況相反，即S1～S3均接通，S4～S6均斷開。能對(duì)自身穩(wěn)零的輔助放大器[A2]可實(shí)現(xiàn)具有很小的零漂。
上述第一回路也可以有一個(gè)接成電壓跟隨器形式的線性放大器[A4]接于主穩(wěn)零電容器[C1]與自穩(wěn)零型放大器的第一輸入端[1]之間，它的正輸入端與自穩(wěn)零型放大器的第一輸入端[1]相連，負(fù)輸入端、輸出端和主穩(wěn)零電容器[C1]的一端[11]相接。電壓跟隨器[A4]可降低信號(hào)的輸出電阻，減小主穩(wěn)零電容器[C1]充放電電流對(duì)輸入信號(hào)的干擾，在這里它不是必須有的，特別是輸入信號(hào)源的內(nèi)阻很小時(shí)。
所述的主放大器[A1]、放大器[A3]、電壓跟隨器[A4]可以采用前述線性放大器[A0]，這樣，自穩(wěn)零型放大器可有寬的頻帶，大的上升速率，高的增益和小的零漂。
放大器[A1，A3，A4]最好有高輸入阻抗，如采用場(chǎng)效應(yīng)管作輸入級(jí)的運(yùn)算放大器，電容器[C1，C2]可取0.01～10μF，要求漏電小，模擬開關(guān)最好Ron＜500Ω，Roff＞1000MΩ。
圖中還有時(shí)鐘電路[12]，它為各模擬開關(guān)[S1～S6]提供控制信號(hào)，它可用常見的多諧振蕩器及與非門電路組成，送往開關(guān)[S1～S3]的控制信號(hào)與送往開關(guān)[S4～S6]的控制信號(hào)為邏輯非的關(guān)系，控制信號(hào)的電平高低決定著模擬開關(guān)的通斷。
本發(fā)明的這種電路，達(dá)到了發(fā)明的目的，且線路簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、性能好，易于集成或部分集成化大規(guī)模生產(chǎn)，在結(jié)構(gòu)上保證了主、輔助放大器間相互影響小，電路工作容易保證穩(wěn)定，既適用于普通場(chǎng)合，也適用于航空航天等高要求場(chǎng)合。
權(quán)利要求
1.一種線性放大器，尤指運(yùn)算放大器和OCL功率放大器，其特征是，1).該線性放大器(以下稱AO)或有①至少一個(gè)輸入和/或輸出回路中接入了具感性、容性和電阻性的部件最好是電阻和電容的一級(jí)放大器[A11，A12，…，Aln]，且加入的所述部件改變了一級(jí)放大器的微變等效電路，在幅值穿越頻率以下頻率，新的幅頻特性曲線(指折線化的，對(duì)數(shù)刻度，下同)包含有斜率為0dB/dec，-20dB/dec，0dB/dec，…-20dB/dec，0dB/dec的折線，最好只有0dB/dec，-20dB/dec，0dB/dec三段折線或0dB/dec，-20dB/dec，0dB/dec，-20dB/dec四段(圖18)，一級(jí)放大器的第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率前移，但在原穿越頻率處的增益仍接近0dB，這種一級(jí)放大器下稱特性可控的一級(jí)放大器Ak，或有②至少一個(gè)接成閉環(huán)的放大器[A11，A12，…，Aln]，且A)所述每個(gè)接成閉環(huán)的放大器[A11，Al2，…，Aln]均有具高通濾波特性的局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)了零極點(diǎn)的重構(gòu)，減小了電路的相位移，局部負(fù)反饋使放大器的幅頻特性可控，B).所述接成閉環(huán)的放大器[Ali]里，或a)有一個(gè)差分或非差分放大電路的一～三級(jí)基本放大器[Ai]，或b)有至少一個(gè)有局部負(fù)反饋的放大器[A2j]，即線性放大器[AO]有多層局部負(fù)反饋，或c)有至少一個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]，或d)同時(shí)有至少一個(gè)有局部負(fù)反饋的放大器[A2j]和有至少一個(gè)可控特性的一級(jí)放大器[Ak]，在b)、c)或d)情形下可以有一個(gè)開環(huán)的一級(jí)放大器，但最好沒有，每個(gè)有局部負(fù)反饋的放大器[A2j]可類似于接成閉環(huán)的放大器[Ali]那樣層層劃分，或有③前述(①、②)兩種放大器組合的放大器[A11，Al2，…，Aln]，2).特性可控的一級(jí)放大器[Ak]和/或局部負(fù)反饋的引入降低了放大器的階次，使放大器電路[AO]在幅值穿越頻率0.2倍以下的頻率范圍內(nèi)，最好在幅值穿越頻率以下的頻率范圍內(nèi)，幅頻特性曲線斜率為-60dB/dec的折線段每段所對(duì)應(yīng)的頻率范圍＜3倍頻程(很短所以以下對(duì)其忽略)，最好斜率均≥-40dB/dec，如有-40dB/dec斜率的折線段則其每段(-40dB/dec斜率)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍不超過50倍頻程(如有段靠近幅值穿越頻率點(diǎn)則該段允許寬至100倍頻程)，最好是5～20倍頻程，最好有，在幅值穿越頻率以下的一個(gè)＞200倍頻程的范圍內(nèi)，最好在放大器幅頻特性的第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率[圖1a之f1～f5]～幅值穿越頻率的范圍內(nèi)，特性曲線斜率最好或一直按-20dB/dec的斜率伸展[圖1之3]，或按-20dB/dec，0dB/dec，-20dB/dec，0dB/dec，…的斜率交替出現(xiàn)[圖1之5]，或按-20dB/dec，-40dB/dec，-20dB/dec…的斜率交替出現(xiàn)[圖1之2]，或按-40dB/dec，-20dB/dec，-40dB/dec，…的斜率交替出現(xiàn)[圖1之1]，或按0dB/dec，-20dB/dec，-40dB/dec的斜率輪流出現(xiàn)[圖1之4]，3)線性放大器[AO]可以有一個(gè)開環(huán)的一級(jí)放大器[A1O]，但最好無，放大器[AO]的最小組成是一個(gè)有局部負(fù)反饋的二級(jí)放大器，或一個(gè)有局部負(fù)反饋的一級(jí)放大器加上一個(gè)一級(jí)放大器，或一個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]加上一個(gè)一級(jí)放大器，每個(gè)放大器[AO，Ali，A2j…]還可有必要的電壓跟隨器(射極或源極跟隨器)[GO1，GO2]，以隔離不同負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)間的影響，或減少后級(jí)的輸入阻抗對(duì)前級(jí)的負(fù)載的影響。
2.權(quán)力要求1所規(guī)定的線性放大器，其特征是，至少有一個(gè)閉環(huán)的放大器[A11]，所述每個(gè)接成閉環(huán)的放大器有具一階高通濾波特性[圖3，圖4]的局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以含感性、容性和電阻性部件，最好是含有電阻電容的電路，在幅值穿越頻率的0.2倍以下的頻率范圍內(nèi)，最好在幅值穿越頻率以下的頻率范圍內(nèi)，每一個(gè)閉環(huán)所對(duì)應(yīng)的放大器[A1i，A2j…]的幅頻特性曲線的斜率均≥-60dB/dec，最好≥-40dB/dec。
3.權(quán)力要求2所規(guī)定的線性放大器，其特征是，1).最里層的閉環(huán)對(duì)應(yīng)的放大器[圖11～16的A1～A3]是一個(gè)二級(jí)基本放大器[Ai，圖9]，或是至少兩個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]，或是至少兩個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]和一個(gè)一級(jí)放大器，2).每個(gè)含有閉環(huán)的下層放大器[A1i，A2j…]的放大器[A0，A1i…]內(nèi)或①有一個(gè)下層放大器，其局部負(fù)反饋環(huán)節(jié)的幅頻特性有具1或2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的一階高通濾波特性，或②有兩個(gè)下層放大器，其中一個(gè)放大器的局部反饋網(wǎng)絡(luò)有具多于2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的一階高通濾波特性，而另一個(gè)放大器的局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)有具1或2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的一階高通濾波特性，或③有1～3個(gè)下層放大器，每個(gè)放大器的局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)有具多于2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率的一階高通濾波特性，或④有多于1個(gè)下層放大器，每個(gè)放大器的局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的特性具1個(gè)轉(zhuǎn)折頻率([圖3]之線11)或具2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率([圖3]之11(虛線分支)，12，13，…，1n)或具多于2個(gè)轉(zhuǎn)折頻率([圖4]之15，17，19…)的一階高通濾波特性，這些轉(zhuǎn)折頻率(圖3、4之fij)適當(dāng)錯(cuò)開(圖1d的F13、F14，圖3)。
4.權(quán)力要求3所規(guī)定的線性放大器，其特征是，所述局部負(fù)反饋有電流局部負(fù)反饋(圖5之F，放大器為A)，此時(shí)，放大器[A]有差分輸出級(jí)，差分輸出對(duì)管[圖9之T23，T24]一個(gè)[T23]用于局部負(fù)反饋，一個(gè)[T24]用于帶負(fù)載網(wǎng)絡(luò)[圖6之Z]作電壓輸出或當(dāng)其后級(jí)也是電流局部負(fù)反饋時(shí)用作后級(jí)的輸入，局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)[F]由1節(jié)或多節(jié)電阻電容[圖5之R01，R11，R12，…，Rm1，Rm2，C11，…，Cm1]構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)[F]有一階高通濾波特性[圖3之21，圖4之18-1節(jié)，17-多節(jié)]，負(fù)載網(wǎng)絡(luò)由1節(jié)或多節(jié)電阻電容[圖6之R12，R11，C11，…，Ri1，Ci1，…，Rm1，Cm1]構(gòu)成，可以有射極(源極)跟隨器[GO2，G03]跟隨負(fù)載電壓再作輸出。
5.權(quán)力要求3所規(guī)定的線性放大器，其特征是，所述局部負(fù)反饋有電壓局部負(fù)反饋(圖7之F，放大器為A)，局部負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)[F]由1節(jié)或多節(jié)電阻電容[圖7之R11，R12，…，Rm1，Rm2，C11，…，Cm1]構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)[F]有一階高通濾波特性[圖3之11，12，…，1n，圖4之16-1節(jié)，15-多節(jié)]。
6.權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所規(guī)定的線性放大器，其特征是，1).反饋網(wǎng)絡(luò)為一階高通濾波特性的單節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)[圖5之R01，R11，C11，Rm2圖7之R11，R12，C11]，2).最里層閉環(huán)對(duì)應(yīng)的每個(gè)放大器[圖11、16的A1～A3，…]是一個(gè)二級(jí)基本放大器[Ai，圖9]，或是兩～四個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]，或是兩～三個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]和一個(gè)一級(jí)放大器，3).一個(gè)閉環(huán)所對(duì)應(yīng)的放大器[A1i，A2j…]內(nèi)的放大器，或是兩者相加總數(shù)為兩～四個(gè)特性可控的一級(jí)放大器[Ak]和接成閉環(huán)的下一層放大器[A2j，A3j…]，或有與前述最里層閉環(huán)對(duì)應(yīng)的放大器相同的構(gòu)成。
7.一種線性放大器，尤指運(yùn)算放大器和OCL功率放大器，它可以自穩(wěn)零(以下稱之為自穩(wěn)零型放大器)，其特征是該自穩(wěn)零型放大器[附圖20]具有第一、第二兩個(gè)輸入端[1，2]和一個(gè)輸出端[3]，有第一、第二兩個(gè)輸入端[4，5]和一個(gè)輸出端[6]的主放大器[A1]，其第一輸入端[4]和自穩(wěn)零型放大器第一輸入端[1]間有一個(gè)含有主穩(wěn)零電容器[C1]的第一回路，主放大器[A1]的第二輸入端[5]和輸出端[6]分別有通路連成自穩(wěn)零型放大器的第二輸入端[2]和輸出端[3]，當(dāng)主放大器的第一輸入端[4]為正輸入端第二輸入端[5]為負(fù)輸入端則自穩(wěn)零型放大器的第一輸入端[1]為正輸入端第二輸入端[2]為負(fù)輸入端，當(dāng)主放大器的第一輸入端[4]為負(fù)輸入端第二輸入端[5]為正輸入端則自穩(wěn)零型放大器的第一輸入端[1]為負(fù)輸入端第二輸入端[2]為正輸入端，有一個(gè)用于穩(wěn)零的零漂很小的輔助放大器[A2]，它有正、負(fù)兩個(gè)輸入端[7，8]和一個(gè)輸出端[9]，輔助放大器[A2]的正負(fù)輸入端[7，8]、輸出端[9]和自穩(wěn)零型放大器的第一第二輸入端[1，2]、主放大器[A2]的第一輸入端[4]間分別有含開關(guān)[S1，S2，S3]的第二、第三、第四回路，開并可以是如模擬開關(guān)、電接點(diǎn)開關(guān)類的開關(guān)，最好是模擬開關(guān)，輔助放大器對(duì)自穩(wěn)零型放大器穩(wěn)零時(shí)第二、第三、第四回路的開關(guān)[S1～S3]均接通，輔助放大器[A2]的輸出改變主穩(wěn)零電容器[C1]上的電壓，使之與輸入回路的漂移抵消，實(shí)現(xiàn)對(duì)自穩(wěn)零型放大器的穩(wěn)零，輔助放大器[A2]不需要對(duì)自穩(wěn)零型放大器穩(wěn)零時(shí)，第四回路的開關(guān)[S3]斷開，由于主穩(wěn)零電容器[C1]的電壓保持作用，自穩(wěn)零型放大器的第一第二輸入端[1，2]間的零漂仍然將很小，上述兩種狀態(tài)可交替進(jìn)行，也可以只有第一種狀態(tài)。
8.權(quán)利要求7所規(guī)定的自穩(wěn)零型放大器，其特征是輔助放大器[A2]可以對(duì)自身穩(wěn)零，它由一負(fù)輸入端前接一輔助電容器[C2]的放大器[A3]及模擬開關(guān)[S4，S5，S6]組成，輔助電容器[C2]的一端接于放大器[A3]的負(fù)輸入端，另一端作為輔助放大器[A2]的負(fù)輸入端[8]，放大器[A3]的正輸入端、輸出端分別對(duì)應(yīng)于輔助放大器[A2]的正輸入端[7]、輸出端[9]，放大器[A3]的正輸入端與一參考點(diǎn)[10]間有由模擬開關(guān)[S4]組成的第五回路，輔助電容器[C2]沒與放大器[A3]的負(fù)輸入端相連的一端[8]與上述參考點(diǎn)[10]間有由模擬開關(guān)[S5]組成的第六回路，放大器[A3]的負(fù)輸入端和輸出端有一個(gè)由模擬開關(guān)[S5]組成的第六回路，放大器[A3]的負(fù)輸入端和輸出端有一個(gè)由模擬開關(guān)[S6]組成的第七回路，所述參考點(diǎn)[10]可以是接地端，也可以是主穩(wěn)零電容器[C1]沒與主放大器[A1]第一輸入端[4]相連的一端[11]，在輔助放大器[A2]沒對(duì)自穩(wěn)零型放大器穩(wěn)零的時(shí)間里，輔助放大器[A2]可對(duì)自身穩(wěn)零，此時(shí)，第二、第三、第四回路的開關(guān)[S1、S2、S3]均斷開，第五、第六、第七回路的開關(guān)[S4、S5、S6]均接通，輔助電容器[C2]上的電壓與放大器[A3]的零漂抵消，對(duì)輔助放大器[A2]穩(wěn)零，在輔助放大器[A2]對(duì)自穩(wěn)零型放大器穩(wěn)零時(shí)，上述開關(guān)通、斷情況相反。
9.權(quán)利要求8所規(guī)定的自穩(wěn)零型放大器，其特征是所述第一回路有一個(gè)接成電壓跟隨器形式的線性放大器[A4]接于主穩(wěn)零電容器[C1]與自穩(wěn)零型放大器的第一輸入端[1]之間，它的正輸入端與自穩(wěn)零型放大器的第一輸入端[1]相連，負(fù)輸入端、輸出端和主穩(wěn)零電容器[C1]的一端[11]相接。
全文摘要
運(yùn)放、OCL功放類的放大器，因含有輸入/輸出回路中接入阻容部件的特性可控的一級(jí)放大器，和/或引入具高通濾波特性的局部負(fù)反饋，可以同時(shí)具有好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，即有高的帶寬，高的上升速率，高的增益；自穩(wěn)零型放大器，在其輸入回路有一個(gè)穩(wěn)零電容器，有一個(gè)輔助放大器可使穩(wěn)零電容器上的電壓與輸入回路的零漂抵消，無論在何階段，放大器一直處于正常放大狀態(tài)，因此，干擾小、噪聲低，可對(duì)輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)連續(xù)放大，不影響放大器的工作頻率及動(dòng)態(tài)性能。
文檔編號(hào)H03F3/00GK1062627SQ9210013
公開日1992年7月8日 申請(qǐng)日期1992年1月2日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月2日
發(fā)明者黃勤 申請(qǐng)人:黃勤