[发明专利]放大器输出级

说明书

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的放大器输出级。

在必须提供大电流来驱动大负载的放大器中，互补射极/源极跟随器通常作为末级而应用在推挽AB驱动中(U.Tietze,Ch.Schenck,“半导体电路技术”，第9版，516至518页和521页至523页)。在这种驱动方式中，互补末级晶体管在放大器的不调制状态时将固定流过一个漏电流，该漏电流被称为静态电流。该静态电流会带来消耗功率，从而使末级晶体管升温。若想跨越一个大的温度范围把该与温度有关的静态电流调节到小而恒定的值，以减少末级中的电流消耗和避免失真，这证明是非常困难的。

在IEEE固态电路期刊，第27卷，第4号，539-544页，1992年4月，“用于ISDN应用的具有80dB线性的CMOS线路驱动器”，作者H.Khorramabadi，公开了一种用于ISDN U接口的线路驱动放大器，其中应用了一种控制末级的所谓差错放大器。这种装置的缺点是：差错放大器直接位于放大器的信号回路中，并且影响放大器的带宽。此外，流过末级晶体管的静态电流依赖于差错放大器的偏置电压。

在IEEE固态电路期刊，第32卷，第32号，169-176页，1997年2月，“用于实时图像应用的、从轨到轨的增益恒定的缓冲运放”，作者L.Moldovan,H.H.Li,以及IEEE固态电路期刊，第29卷，第1号，63-65页，1994年1月，“具有轨到轨输入和输出范围的数字兼容的高性能运放”，作者W.-CH.S.Wu,W.J.Helms,J.A.Kuhn,B.E.Byrkett，其中描述了一些放大器，在这些放大器中，末级的静态电流由输入级来调节，并由此直接依赖于输入级的输入信号和电流及电压波动。

在“集成电路”，作者A.Schlachetzki,W.v.Muench,Teubner 1978中，第144页的图4.8中描绘了一种带有静态电流调节的互补射极跟随器，其中，待调节的静态电流通过联接成二极管形式的晶体管T3和T4而被镜像到末级晶体管T1和T2中。然而在该装置中，静态电流不能自由地调节。

因此，本发明的任务在于，提供一种放大器输出级，它对末级静态电流具有较好的调节和控制功能，并且静态电流的控制和调节位于放大器的信号回路之外。

该任务由具有权利要求1的特征的放大器输出级而得到解决。该放大器输出级的优选扩展方案由各从属权利要求给出。

放大器输出级的一种实施方案包括前级、末级和控制装置。其中流过末级晶体管的静态电流由与控制装置相联的前级来调节。前级具有可控电流源，并通过它来调节末级晶体管的控制联接点上的电压。该电压确定了流经末级晶体管的静态电流。在控制装置中，调节与流经末级晶体管的静态电流成比例的控制电流。由此在前级中产生用来调节电流源的控制电压，再由该电压调节末级中的静态电流。有利的是，控制装置位于放大器输出级的信号回路之外，因而不会限制放大器输出级的带宽。此外，在控制装置中，控制电流可调节到一个任意的精确值，从而静态电流也可这样。

在本发明的一种优选实施方案中，放大器输出级的前级具有两个射极或源极跟随器电路，末级把它们从用于控制放大器输出级的放大器输入级脱离开来。由此放大器输入级被优选地去载，原因是，由放大器输入级控制的前级晶体管所呈现的容性负载要比输入级的末级晶体管小。各射极或源极跟随器电路具有一个调节流经末级晶体管的静态电流的可控电流源。在这种实施方案中，放大器输出级的信号回路中优选地只有一个晶体管，其极限频率高得使放大器的带宽不受限制。

控制装置的一种优选实施方案具有一个第一和第二射极或源极跟随器电路，它们均模仿了不调制状态时的前级的射极及源极跟随器电路。每个射极及源极跟随器电路均具有一个可控电流源。两个射极及源极跟随器电路的输入与一个电压相联，该电压与放大器输出级在静止状态时的输出电压相对应。有利的是，前级和控制装置的射极及源极跟随器电路具有相似的运行条件。

在一种优选的实施方案中，末级具有运行在推挽AB驱动模式下的第一和第二晶体管。优点是，其中的畸变系数比A类驱动的末级小，并且电流消耗比B类驱动的末级小。

在一种优选的实施方案中，控制装置还具有一个第一和第二晶体管以及一个可控电流源。其中这两个晶体管模仿了末级的两个晶体管，并且电流源给两个晶体管提供控制电流。有利的是，所提供的控制电流是可控的，并且与末级中的静态电流成比例。