專利名稱：緊湊結(jié)構(gòu)形式的具有高輸出功率的寬帶的高線性的led放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于激勵(lì)發(fā)光二極管的放大器電路。
背景技術(shù)：
空間照明應(yīng)該通過調(diào)制而被用于傳輸高數(shù)據(jù)速率。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，效率高的發(fā)光二極管(LED)照明系統(tǒng)如LED模塊-歐時(shí)朗的OSTAR E3B已經(jīng)被證實(shí)是合適的。針對(duì)LED模塊OSTAR E3B必須研發(fā)效率高的放大器，雖然LED模塊的輸入阻抗低該放大器仍然滿足對(duì)輸出功率、帶寬和線性度的極其高的要求。此外，緊湊的結(jié)構(gòu)形式也起重要作用，以便能夠?qū)ED模塊包括放大器集成到空間照明裝置中。 發(fā)光二極管的阻抗在從幾個(gè)IOOKHz至多個(gè)IOMHz的整個(gè)頻率范圍上是非常小的。如果采用具有50歐姆的輸出阻抗的傳統(tǒng)高頻放大器來用于激勵(lì)LED，則其輸出阻抗在整個(gè)頻率范圍上都必須借助阻抗變換器來適配于LED的非常小的輸入阻抗。這種變壓器形式的阻抗變換器是昂貴的、窄帶的并且具有大的結(jié)構(gòu)大小。專門針對(duì)兩位數(shù)MHz范圍可獲得的運(yùn)算放大器具有相對(duì)低的、大約5歐姆的輸出阻抗，為此頻率范圍和線性度不夠大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于激勵(lì)發(fā)光二極管的放大器電路，使得放大器電路具有小的、大約3歐姆的輸出阻抗、具有200KHz的下限頻率和50MHz的上限頻率的大帶寬、以及多個(gè)IOOmA的輸出電流幅度。此外，還應(yīng)該提供放大器電路和發(fā)光二極管的緊湊的結(jié)構(gòu)形式。放大器電路的輸入阻抗應(yīng)該匹配于數(shù)字的電路。該任務(wù)通過按照主權(quán)利要求的放大器電路解決。按照一個(gè)第一方面，放大器電路被提供用于激勵(lì)發(fā)光二極管，其中放大器電路具有用于激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電路的輸入級(jí)，該驅(qū)動(dòng)電路借助直流電源激勵(lì)發(fā)光二極管。驅(qū)動(dòng)電路具有第一和第二晶體管，它們相互互補(bǔ)，其中其發(fā)射極相互電連接，在第一晶體管的基極和集電極之間電連接第一電流源并且在第二晶體管的基極和集電極之間電連接第二電流源，并且在晶體管的兩個(gè)基極(Basen )之間電連接有電壓調(diào)節(jié)電路。為了激勵(lì)LED，放大器電路具有下面的特性
I.放大器具有小的輸出阻抗。為現(xiàn)有的OSTAR發(fā)光二極管所需的輸出阻抗為大約3歐姆。2.放大器具有大的帶寬。為了激勵(lì)該發(fā)光二極管，需要200kHz的下限頻率和50MHz的上限頻率。3.放大器電路提供足夠大的輸出功率。為了能夠調(diào)制本發(fā)光二極管，輸出電流的幅度必須為幾百mA。4.放大器電路的輸入阻抗是大的，由此能夠直接由傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)字電路來對(duì)進(jìn)行其激勵(lì)。
5.放大器電路具有小的規(guī)模。如果放大器電路和LED適當(dāng)?shù)叵嗷シ蛛x，則調(diào)制信號(hào)必須用線纜被傳輸。但是因?yàn)榫€纜具有明顯大于LED輸入阻抗的阻抗，因此其導(dǎo)致在LED和放大器電路之間的錯(cuò)誤匹配，這導(dǎo)致系統(tǒng)的頻率過程不再是平的。因此，值得希望的是，放大器電路和LED適當(dāng)?shù)貥?gòu)成一個(gè)單元。當(dāng)考慮光源的安裝位置、例如在天花板上時(shí)，這意味著系統(tǒng)必須是小的。本發(fā)明的放大器電路使得其特性即寬帶性、線性度、輸出功率和大小相協(xié)調(diào)。另外的有利擴(kuò)展方案結(jié)合從屬權(quán)利要求被要求。按照一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，電壓調(diào)節(jié)電路可以根據(jù)晶體管的溫度調(diào)節(jié)晶體管的兩個(gè)基極端子之間的電壓，使得第一和第二晶體管的集電極電流保持恒定。由此，電壓調(diào)節(jié)電路將與晶體管溫度相關(guān)的集電極電流調(diào)節(jié)為恒定。溫度例如可以借助與溫度相關(guān)的電阻或二極管來檢測。按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，直流電源可以具有以第一電端子被電連接到兩個(gè)晶體管的發(fā)射極上的耦合電容器，其第二電端子可經(jīng)由電線圈和第三電流源與地電連接，其中發(fā)光二極管可以在導(dǎo)通方向上與線圈和為發(fā)光二極管提供靜止電流的第三電流源電并聯(lián)地電連接。按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，輸入級(jí)可以是放大輸入信號(hào)的電壓的放大器、尤其是運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器可以用于阻抗匹配并且其輸出可以電連接到電壓調(diào)節(jié)電路上。按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，輸入級(jí)可以是作為集成電路制造的放大器，其具有大于驅(qū)動(dòng)電路的帶寬。按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案,可以在第一晶體管的集電極和地之間電連接第一電壓源以及在第二晶體管的集電極和地之間電連接第二電壓源，分別用于提供電源電壓。按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，第一晶體管可以是npn晶體管，并且第一電流源的正極電連接至第一晶體管的基極。按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，第二晶體管可以是pnp晶體管，并且第二電流源的負(fù)極電連接至第二晶體管的基極。按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，第三電流源的負(fù)極電連接至地。按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，第一電壓源的負(fù)極電連接到地并且第一電壓源的正極電連接到第一晶體管的集電極。按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，第二電壓源的正極電連接到地并且第二電壓源的負(fù)極電連接到第二晶體管的集電極。按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，這兩個(gè)晶體管可以是互補(bǔ)場效應(yīng)晶體管，其中源極可以是發(fā)射極、柵極可以是基極并且漏極可以是集電極。



借助實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。其中
圖I示出本發(fā)明放大器電路的實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖I示出本發(fā)明放大器電路的實(shí)施例。按照本發(fā)明任務(wù)的特性可以如下地被實(shí)現(xiàn)。輸入級(jí)是具有高歐姆輸入的放大器1，其放大輸入信號(hào)的電壓。放大器I能夠激勵(lì)隨后的驅(qū)動(dòng)電路2。驅(qū)動(dòng)電路2處于輸入級(jí)和具有直流電源的發(fā)光二極管之間。驅(qū)動(dòng)電路2具有相對(duì)而言大的輸入電阻，從而同樣可使用集成放大器I作為輸入級(jí)，其必然地具有比驅(qū)動(dòng)電路2略微更大的帶寬。驅(qū)動(dòng)電路2由兩個(gè)互補(bǔ)晶體管3、兩個(gè)電流源4和電壓調(diào)節(jié)電路5組成，電壓調(diào)節(jié)電路根據(jù)晶體管溫度調(diào)節(jié)在晶體管3的兩個(gè)基極端子之間的電壓。發(fā)光二極管的直流電源6由耦合電容器Cds和線圈Ls組成。發(fā)光二極管LED處于直流電源 的直接后面，由此在驅(qū)動(dòng)電路2和LED之間的總電感盡可能地小。如果該電感是大的，則在其上出現(xiàn)電壓降，該電壓降隨頻率而上升，這會(huì)意味著上限頻率的減小。借助直流電源6，將通過線圈Ls的直流電流加到驅(qū)動(dòng)電路(2)的放大器輸出的交流電流上。同樣，本發(fā)明的放大器電路可以借助互補(bǔ)場效應(yīng)晶體管來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種用于激勵(lì)發(fā)光二極管的放大器電路， 其中放大器電路具有用于激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電路(2)的輸入級(jí)，其借助直流電源(6)激勵(lì)發(fā)光二極管，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)電路(2)具有第一和第二晶體管(3)，它們是相互互補(bǔ)的，其中其發(fā)射極相互電連接，在第一晶體管的基極和集電極之間電連接第一電流源(4)并且在第二晶體管(3)的基極和集電極之間電連接第二電流源(4)，并且在晶體管(3)的兩個(gè)基極之間電連接有電壓調(diào)節(jié)電路(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放大器電路，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)電路(5)根據(jù)晶體管(3)的溫度調(diào)節(jié)這些晶體管(3)的兩個(gè)基極端子之間的電壓，使得第一和第二晶體管(3)的集電極電流保持恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的放大器電路，其特征在于，直流電源(6)具有以第一電端子被電連接到這兩個(gè)晶體管(3)的發(fā)射極上的耦合電容器(Cds)，其第二電端子經(jīng)由電線圈(Ls)和第三電流源與地電連接，其中發(fā)光二極管在導(dǎo)通方向上與線圈(Ls)和為發(fā)光二極管提供靜止電流的第三電流源電并聯(lián)地電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的放大器電路，其特征在于，所述輸入級(jí)是放大輸入信號(hào)的電壓的放大器(I )、尤其是運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器用于阻抗匹配并且其輸出電連接到電壓調(diào)節(jié)電路(5)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放大器電路，其特征在于，所述輸入級(jí)是作為集成電路制造的放大器(1)，其具有大于驅(qū)動(dòng)電路(2)的帶寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4或5所述的放大器電路，其特征在于，在第一晶體管(3)的集電極和地之間電連接第一電壓源(7)以及在第二晶體管(3)的集電極和地之間電連接第二電壓源(7)，分別用于提供電源電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放大器電路，其特征在于，第一晶體管(3)是npn晶體管，并且第一電流源(4)的正極電連接至第一晶體管(3)的基極。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或7所述的放大器電路，其特征在于，第二晶體管(3)是pnp晶體管，并且第二電流源(4)的負(fù)極電連接至第二晶體管(3)的基極。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大器電路，其特征在于，第三電流源(4)的負(fù)極電連接至地。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放大器電路，其特征在于，第一電壓源(7)的負(fù)極電連接到地并且第一電壓源(7)的正極電連接到第一晶體管(3)的集電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求6或10所述的放大器電路，其特征在于，第二電壓源(7)的正極電連接到地并且第二電壓源(7)的負(fù)極電連接到第二晶體管(3)的集電極。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求2- 11之一所述的放大器電路，其特征在于，這兩個(gè)晶體管是互補(bǔ)場效應(yīng)晶體管，其中源極是發(fā)射極、柵極是基極并且漏極是集電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于激勵(lì)發(fā)光二極管的放大器電路。放大器電路應(yīng)該具有小的、大約3歐姆的輸出阻抗、具有200KHz的下限頻率和例如5MHz的上限頻率的大帶寬、以及例如幾百mA的輸出電流幅度。放大器電路特征在于，其具有用于激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電路(2)的輸入級(jí)，其借助直流電源(6)激勵(lì)發(fā)光二極管。
文檔編號(hào)H05B33/08GK102668700SQ201080053512
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者A.科恩比希勒, J.瓦萊夫斯基, R.鮑姆加特納 申請(qǐng)人:西門子公司