[发明专利]一种用于汽车控制电路的低电压驱动集成电路放大器

说明书

技术领域

这个发明涉及一种用于汽车控制电路的低电压驱动集成电路放大器，一个低电平、小功率、可以直接耦合以及可以在非常低的供电电压电压下工作的高增益放大器。放大器尤其适合在车载无线音频设备和助听器中使用。

背景技术

如车载无线音频设备、助听器之类的设备需要一个高增益放大器，其可以在1伏到1.5伏单电源供电下工作。此外，由于助听器中只能容纳极其小的空间，放大器应该能够单芯片实现，并且需要尽可能少的外部组件。单芯片实现需要直接耦合的放大器，因为交流耦合中所需要的大电容不能被单芯片实现。直接耦合与极低供电电压对于设计增加了约束，即绝不可以有两个串联三极管的发射结与供电电源串联，因为两个发射结的电压降之和会接近于电源电压。

就这些制约因素而言，一个适用于助听器之类设备的高增益集成电路直接耦合放大器的设计是一项艰巨的任务。在此类放大器中最主要的问题是它的稳定性，尤其是当输出信号的一部分作为负反馈送回到输入端来控制放大倍数(一个增益控制，可以说成是一个反馈增益控制，常被用在像助听器这类器件中)。由于稳定性问题，在现有技术中，只有一个限制的反馈增益控制范围是可能的，这是一个严重的弊端。

发明内容

本发明提供了一种用于汽车控制电路的低电压驱动集成电路放大器，能够在保持放大器稳定情况下，可以在接受反馈式增益控制下工作在一个大范围内。本发明中的放大器典型的包括了三级，分别为一个具有一个输入三极管和第二三极管的差分放大级，一个具有第三三极管的中间放大级和一个输出级。信号从输出级反馈到差分级的第二三极管，通过一个反馈电路，为放大器提供负反馈。在实施方案中，电流源作为第一和第三三极管的负载连接，并且由单独的偏置电压提供偏置来提高稳定性。在此实施方案中，在反馈电路中，第三三极管的偏压也可以给电流源提供偏置，一个运行的电路与第三三极管的偏置电源相连接。频率补偿元件与第三三极管的输入端相连接是为了稳定放大器。放大器的增益可以通过改变到第二三极管上的负反馈在一定的范围内改变，不会引起任何不稳定。

附图说明

图1电路显示的是一个现有技术下的低电压驱动下的直流放大器。

图2是一个依据本发明的放大器电路图。

图3显示了与图2电路增益相对应的电阻值。

图4显示了图2电路中改进的频率补偿元件。

图5显示了图2电路中进一步改进的频率补偿元件。

图6显示了图2电路中附有的额外启动电阻以及随着位置可改变的增益控制电阻。

图7显示了图2电路修改后的形式。

具体实施方案

在描述中，图1电路相应的参考数字来表示相应的零件图，这显示了有严重弊端需讨论的现有电路图，图2显示了一个根据现有发明的电路图。然而，撇号被用来区分图1和图2相同的部分。此外，外部组件，例如这些没有组装成集成电路一部分的器件，在图1和图2中以星号标注。两个电路中特有的元器件的值标注在组件旁的括号里。

以下笼统的描述与图2电路有关，但也适用于图1。如描述所示，图2电路从输入变换器2接收输入信号Vin。这个信号在三个串联级放大级4，6，8中被放大，有此产生的放大信号被传递到负载端Z。放大器的能量来自一个单一的电池(未给出)，提供电压Vcc的正极和负极以接地形式表示。

放大器第一放大级4是一个既提供高增益又提供所描述的差分反馈回路的差分级。级4包括两个三极管Q1和Q2，它们的发射级连在一起并且通过一个电阻R4接地。三极管Q3的集电级电流通过连接到三极管Q8的二极管提供。三极管Q2的集电级电流由由三极管Q7构成的电流源提供，作为三极管Q2的有源负载。这在三极管Q2中产生了一个非常高的电压增益。由三极管Q7构成的电流源由Q8提供偏置。

输入信号Vin通过一个额外的电容C1反馈到三极管Q2的基极。三极管Q2由一个由电阻R1和R3组成并且与连接着三极管Q1的二极管串联的电路提供偏置，电阻R2连在电阻R1和R3连接点与三极管Q2基级之间。电阻R2有效地设置放大器的输入阻抗。

输入信号Vin被级4上的三极管Q2放大(三极管Q2有一个高的电压增益)。放大信号从三极管Q2的集电极反馈到第二放大级6，具体点是到第二级的三极管Q5的基级。由电流源三极管Q10构成的一个有效负载端连在三极管Q5的集电极回路上以提供高电压增益。三极管Q10由图2电路中连在三极管Q11上的二极管提供偏置(在图1电路中，三极管Q11’由连接在三极管Q4’上的一个二极管提供偏置，这是负反馈回路中的一部分，将会被描述)。