[发明专利]用于自适应放大器偏置的放大器电路和方法

说明书

本申请公开的示例包括放大器电路(100)，放大器电路具有：第一级(AS1)，其用于根据第一级增益来放大输入电压信号(INP、INM)以便提供第一级输出电压信号(VOUT1)；以及用于提供放大器输出电压信号(VOUT)的第二级(AS2)。偏置电路(114、120)向与第一级(AS1)耦合的用于控制第一级偏置电流(I1)的电流镜像电路(CM1、CM2)提供放大器偏置电流信号(IAMP)，并且当输入电压信号(INP、INM)在第一电源电压(AVDD)或第二电源电压(GND)附近时，调节电路(120)减小放大器偏置电流信号(IAMP)并且增加第一级增益。

技术领域

本申请涉及一种放大器电路，并且具体涉及用于自适应放大器偏置的放大器电路和方法。

背景技术

缓冲放大器用于各种应用以便将输入信号接口连接到接收电路。例如，运算放大器用于其中反相或“负”输入端连接到输出的电压跟随器配置，使得输出电压理想地跟踪输入电压信号。然而，运算放大器随着其输出被驱动朝向供电轨(诸如接地)而失去增益，这是因为当相关联的漏极-源极电压V_DS小于其饱和电压VD_SAT时，共源输出晶体管进入三极管区操作。因此，尽管以电压跟随器配置进行连接，但总放大器增益在整个输入信号范围内不是线性的，并且增益在供电轨(诸如100mV至200mV，其取决于输出晶体管的偏置和尺寸)附近小于单位(unity)增益。真实的单位增益只能在中间范围内实现，并且放大器电路遭受限制有用信号范围的增益误差。

发明内容

所公开的示例包括具有第一级和第二级的放大器电路，其用于放大输入电压信号并且提供放大器输出电压信号。偏置电路向与第一级耦合的电流镜像电路提供放大器偏置电流信号，以便控制第一级偏置电流。当输入电压信号在电源电压附近时，调节电路减小放大器偏置电流信号以便增加第一级增益。所增加的第一级增益补偿供电轨附近的输出级增益损耗，以便增强放大器电路的整个输出信号范围内的增益均匀性。在某些示例中，调节电路根据控制输入处接收的信号来减小放大器偏置电流信号。在跟随缓冲器应用中，控制输入可以连接到放大器电路的输入节点，以便当输入电压信号在电源电压附近时减小放大器偏置电流信号。在其他示例中，控制输入连接到第二放大器级以接收放大器输出信号，以便当输出信号在供电轨附近时自适应地偏置第一放大器级。在某些示例中，第一放大器级包括差分放大器。在某些示例中，当放大器输出电压信号在第一供电轨电压或第二供电轨电压附近时，调节电路减小放大器偏置电流信号，以便增加第一级增益。

附图说明

图1是具有调节电路以改变第一放大器级增益的自适应偏置双级放大器的示意图。

图2是具有连接到输入端的调节电路控制输入的连接在电压跟随缓冲放大器配置中的图1的放大器的简化示意图。

图3是包括p沟道第一级差分放大器与第一示例性调节电路的图1的放大器的示意图。

图4是包括具有n沟道差分放大器的第一级和第二示例性调节电路的另一个示例性放大器的示意图。

图5是包括具有p沟道和n沟道差分放大器的第一级以及第三示例性调节电路的轨到轨放大器的示意图。

图6是具有连接到放大器输出端的调节电路控制输入的图1的放大器的简化示意图。

图7是包括具有n沟道差分放大器的第一级和调节电路的另一个示例性放大器的示意图。

具体实施方式

在附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件，并且各种特征件未必按比例绘制。如果第一器件耦合到第二器件或与第二器件耦合，则该连接可以是通过直接电连接进行，或者通过经由一个或多个介入装置和连接的间接电连接进行。