[发明专利]输出缓冲器

说明书

技术领域

本发明是有关于一种具有补偿电容的输出缓冲器，且特别是有关于一种具有切换开关来切换补偿电容的两端点的输出缓冲器。

背景技术

输出缓冲器的功能主要是提供信号端与负载端的阻抗匹配的缓冲机制。对信号端而言，输出缓冲器的输入端提供一个相当高输入阻抗的输入，用来完整地接收信号端所输出的信号，以避免输出缓冲器的输入信号的衰减。此外，输出缓冲器的输出端提供一个低输出阻抗的输出与负载端连接，以避免因额外的负载效应而降低了输出缓冲器可传输的最大功率。

请参照图1，图1为示出的现有技术的输出缓冲器100的示意图。输出缓冲器100包括输入级单元110、中间级单元120、输出级单元130与补偿电容Cc。输入级单元110可将双端的差分输入信号Vid转换成单端的输出信号SS并提供部分的增益。中间级单元120做为缓冲器(buffer)使用，主要是用来补偿信号的频率响应以提高电路的频宽，最后再将补偿后的信号送至输出级单元130。输出级单元130主要是用来提高电路输出的功率，并适当地提供部分增益。

输出缓冲器100的工作原理说明如下。当输入级单元110的输入电压的状态改变时，输入级单元110的输出端的电压也会跟着改变。当输入级单元110的正极输入电压V1大于负极输入电压V2，会在输入级单元110的输出端产生一个高态的电压准位的输出。反之，当输入级单元110的正极输入电压V1小于负极输入电压V2时，则会在输入级单元110的输出端产生一个低态的电压准位的输出。此外，输入级单元110的输出信号SS会被送至中间级单元120的输入端。中间级单元120通常时由共栅极(Common Gate)的放大器所组成，主要是用来提供输入级单元110一个低阻抗的节点，让输入级单元110的输出端所产生的极点远离主极点的位置，使输出缓冲器100得以忽略该节点对整体频宽的影响。

此外，补偿电容Cc跨接至中间级单元120的输入端与输出级单元130的输出端。补偿电容Cc的主要的作用是用于极点分离的补偿，使相邻的两个极点的位置分离成为一低频的主极点与一个高频可忽略次要极点的位置。

由于输出缓冲器100需要补偿电容Cc来做极点分离，输入级单元110的输出端状态改变时均须要对补偿电容Cc充放电。因此，使得输出缓冲器100的大信号响应速度，取决于对输入级单元110的偏压电流对补偿电容Cc的充放电速度。当补偿电容Cc越大且输入级单元110的偏压电流越小，则输出缓冲器100的大信号响应速度越慢。当补偿电容Cc越小且输入级单元110的偏压电流越大，则输出缓冲器100的大信号响应速度越快。

一般为了维持正常频率响应的特性，补偿电容Cc的大小通常在选定之后便会固定下来。所以，可以调整的部分，只剩下输入级单元110的偏压电流。为了提高输出缓冲器100的大信号响应速度，则输入级单元110的偏压电流的设计也要越大，因此输出缓冲器100整体的耗电也就会增加，而这也将成为一个重要的课题。

发明内容

本发明提供一种输出缓冲器，不需要通过输入级电路的偏压电流缓慢地对补偿电容充电，进而提升输出缓冲器内部的反应速度，且不需要重新对补偿电容充放电，因此能够降低额外的动态耗电。

本发明提供一种输出缓冲器，包括输入级电路、输出级电路及补偿电路。补偿电路包括第一补偿电容、第一开关、第二开关、第三开关及第四开关。输入级电路用以接收差分输入信号，以输出响应信号。输出级电路耦接输入级电路，用以接收响应信号，以输出一输出信号。补偿电路耦接输入级电路及输出级电路的输出端。其中，第一补偿电容具有第一端及第二端。第一开关用以控制输入级电路与第一补偿电容的第一端之间的电性连接。第二开关用以控制补偿电路的输出端与第一补偿电容的第二端之间的电性连接。第三开关用以控制输入级电路与第一补偿电容的第二端之间的电性连接。第四开关用以控制补偿电路的输出端与第一补偿电容的第一端之间的电性连接。第一开关的开启/关闭时间与第二开关的一致，而第三开关的开启/关闭时间与第四开关的一致。当第一开关与第二开关开启时，第三开关与第四开关关闭。当第三开关与第四开关开启时，第一开关与第二开关关闭。

在本发明的一实施例中，上述的输出缓冲器，其中上述的差分输入信号包括正极输入信号及负极输入信号。输入级电路包括差分对单元及电流镜单元。差分对单元依据所接收的正极输入信号及负极输入信号，输出响应信号。电流镜单元耦接至差分对单元，用以提供偏压电流及映射电流，其中电流镜单元映射偏压电流而产生映射电流。