[发明专利]差分放大器及其信号放大方法

说明书

提供一种差分放大器，包括：第一放大器级，用于产生第一级差分输出信号；偏置电路，耦接于所述第一放大器级，包括一偏置电流源和第一、第二控制晶体管，所述第一、第二控制晶体管通过所述偏置电流源耦接于接地端，所述偏置电路用于由所述偏置电流源提供具有所需的静态电流电平的偏置电流，以及通过所述偏置电流偏置第一和第二控制晶体管以分别产生第一和第二电流；以及第二放大器级，耦接于偏置电路，包括用于输出第二级差分输出信号的第一和第二输出放大器级，所述第一和第二输出放大器级的每一个包括相互串联的互补型推挽式晶体管，以及一耦接于所述推晶体管的镜像晶体管。

技术领域

本发明涉及放大器电路，尤其涉及一种A/AB类全差分放大器及信号放大方法。

背景技术

放大器通常响应于输入信号来调制电源电流。基于所述输入信号在电路中的放大比例，放大器被分为几类，例如A类、B类和AB类放大器。

对于A类放大器，有源器件在输入信号的整个传导周期保持启动(active)，且几乎所有的时间都在消耗电能。对于B类放大器，有源器件在二分之一传导周期内保持启动，并且输出信号具有明显的失真。

AB类放大器包括多个推挽式器件(push and pull devices)，其中每个推挽式器件被偏置，以在多于二分之一传导周期的时间内传导，其能够降低B类放大器的交叉整形(cross-over clipping)，但是却增加了与A类放大器相关的功耗。所增加的功耗来自AB类放大器的“静态电流”，所述“静态电流”在没有输入信号的情况下通过所述推挽式器件由正极流向负极。所述AB类放大器只需要少量的静态电流即可大大减少交叉失真，因此被广泛应用于音频、信号处理和射频电路。

因此，静态电流的选择大大影响失真程度与功效。当所述AB类放大器的推挽式器件由电压偏置操作时，流经所述推挽式器件的所述静态电流由偏置电压、器件工艺、温度和电源电压的变化来确定。如果通过推挽式器件的静态电流不匹配，可能会导致电路性能下降，例如增加共模直流(DC)偏移和差模(DC)偏移。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种差分放大器及其信号放大方法，以解决上述技术问题。

在一实施例中，提供一种差分放大器，包括：第一放大器级，用于根据差分输入信号产生第一级差分输出信号；偏置电路，耦接于所述第一放大器级和接地端之间，包括一偏置电流源和第一、第二控制晶体管，所述第一、第二控制晶体管通过所述偏置电流源耦接于所述接地端，所述偏置电路用于通过所述偏置电流源提供的具有所需的静态电流电平的偏置电流，偏置所述第一和第二控制晶体管，以分别产生第一和第二电流，所述第一和第二控制晶体管形成一差分对，所述差分对接收所述第一级差分输出信号；以及第二放大器级，耦接于所述偏置电路，包括用于输出第二级差分输出信号的第一和第二输出放大器级，所述第一和第二输出放大器级的每一个包括推挽式晶体管以及镜像晶体管，所述推挽式晶体管包括相互串联且互补的一个推晶体管和一个挽晶体管，所述镜像晶体管耦接于所述推晶体管，所述镜像晶体管将所述第一和第二电流的其中一个镜像到所述推晶体管，且所述镜像后的电流用于偏置所述挽晶体管。

在另一实施例中，提供一种信号放大方法，用于一差分放大器。所述方法包括：根据差分输入信号产生第一级差分输出信号；通过一电流源提供具有所需的静态电流电平的偏置电流；通过所述偏置电流偏置第一和第二控制晶体管以分别产生第一和第二电流，所述第一和第二控制晶体管形成一差分对，所述差分对接收所述第一级差分输出信号；将所述第一和第二电流镜像到第一和第二推晶体管，所述第一和第二推晶体管分别串联耦接于第一和第二挽晶体管，所述第一和第二推晶体管与所述第一和第二推晶体管对应形成两对推挽式晶体管，且每一对串联的推挽式晶体管是互补的；通过来自所述第一和第二推晶体管的镜像后的第一和第二电流，分别偏置所述第一和第二挽晶体管；以及两对所述推挽式晶体管输出第二级差分输出信号。