[发明专利]信号处理电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理电路，特别是涉及一种信号放大电路。

背景技术

如业界所知，输入级或输出级电路一般可以分为A类电路、B类电路、以及AB类电路三种，其中，AB类电路的效能介于A类电路与B类电路之间，相较于A类电路，AB类电路具有更低的电能消耗，而相较于B类电路，AB类电路则可使放大信号与输入信号彼此之间具有更佳的线性关系。

相关电路可参考论文“A pipelined 5-M sample 9-bit analog-to-digitalconverter”JSSC Dec.1987、论文“A high-performance micropowerswitched-capacitor filter”JSSC，Dec 1985与论文“A programmable 1.5VCMOS class-AB operational amplifier with hybrid nested Miller compensationfor 120dB gain and 6MHz UGF”ISSCC，1994。

此外，于论文“A compact power-efficient 3V CMOS rail-to-rail input outputoperational amplifier for VLSI cell libraries”ISSSC 1994之中，亦披露了一种运算放大器电路。在此请参阅图1，图1为前述论文所披露的运算放大器100的电路示意图。如图1所示，运算放大器100包含有一A类输入级电路110，一偏压电路120，以及一输出电路130，其中该偏压电路120与该输出电路130构成一AB类输出级电路。

于此例中，输出电路130的静态电流Iq必须要适当地设计，如此才能使整体放大器电路100在进行信号放大时，能够操作在最佳的操作点(亦即可以获得较佳的线性关系，并使信号能够具有最大的摆幅)。

在此请参阅图2，图2为图1所示的输出电路130的特性曲线图。其中，Iq代表输入信号为共模电压(即差动电压为零)时的静态电流，而I_MAX与I_MIN代表当系统接收到输入信号时，在输出信号与输入信号保持线性关系的前提之下(亦即晶体管M25与M26操作于饱和区)，输出电路130所能承受的最大/最小电流。

如业界所知，为了使输出信号具有最大的摆幅(此摆幅等效于信号在不失真的放大程度)，理论上会希望I_MAX与I_MIN之间的差量越大越好；而另一方面，当没有信号输入时(即差动电压Vid为零)，为了具有较低的能量消耗，理论上会希望静态电流的值Iq能够越小越好。

但是，在前述的电路中，无法同时具有两种优点。由于前述的电路是采用A类输入级电路110，这表示由输入级电路110输入至偏压电路120的电流总和会由电流源Ib1与Ib2决定，因此，当设定好晶体管M19与M20的栅极电压时，晶体管M25与M26的栅极电压差V_AB以及输出级电路130的静态电流Iq亦同时地决定出来。换言之，即使有信号输入至运算放大器100，也不会改变整体电路的操作点(譬如前述的电压V_AB或静态电流Iq)。

因此，若须使整体电路的耗电量降低，便须将静态电流Iq设定为较低的数值(譬如可藉由适当地调整晶体管M21～M24的跨压)，但是，这样的做法会同时使得晶体管M25与M26的栅极电压差V_AB升高，这代表了晶体管M25与M26本身的栅源极电压差会变小，而使信号可能具有的最大摆幅(swing)变小，线性度较差；另一方面，若要使信号所具有的最大摆幅更大，达到较佳的线性度，那么就必须使增大静态电流Iq(譬如可藉由适当地调整晶体管M21～M24的跨压，使晶体管M25与M26的栅极电压差V_AB降低)，如此一来，当整体系统处于无信号输入时(差动电压Vid为零时)，此静态电流Iq便会消耗过多的能量。

由此可知，前述的数个运算放大器电路皆无法兼顾静态耗电量与信号摆幅的要求，其效能都不尽理想。

发明内容

因此，本发明的主要目的之一在于提供一种信号放大电路，其于进行信号放大时具有较佳的线性关系，并且于无信号输入时具有较小的耗电量，以解决现有技术中，信号放大电路无法兼顾线性关系与耗电量的问题。