一種互補偏置差分放大器的製作方法
2023-05-04 00:35:36 1
專利名稱：一種互補偏置差分放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成電路技術領域，特別涉及一種互補偏置差分放大器。
背景技術：
差分放大器是一種在模擬集成電路中被廣泛應用的電路器件，它具有抑制幹擾、簡化偏置電路等優點。差分放大器是構成集成運算放大器和集成跨導放大器的基礎，也是整個模擬集成電路的基礎。下面結合附圖詳細介紹現有技術中的一款差分放大器。參見圖I，該圖為現有技術中的一種差分放大器示意圖。
差分放大器就其功能來說，就是放大兩個輸入信號之差。即，將兩個差分輸入端PI和NI輸入的信號之差進行放大後輸出，兩個差分輸出端分別是PO和NO。差分放大器採用對稱結構，如圖I所示，包括兩個電阻，分別是第一電阻Rl和第二電阻R2，兩個三極體，分別是Ql和Q2;—個尾電流源，現有技術中尾電流源是由電晶體組成，即Q0。需要說明的是，QO可以為一個電晶體，也可以為m個電晶體並聯組成。QO的基極連接直流電源。Ql的基極連接第一差分輸入端PI，Q2的基極連接第二差分輸入端NI。QO的發射極接地，集電極連接Ql的發射極和Q2的發射極。Ql的集電極通過第一電阻Rl連接電源，Q2的集電極通過第二電阻R2連接電源。Ql的集電極作為該差分放大器的第一輸出端NO，Q2的集電極作為該差分放大器的第二輸出端PO。 在傳統差分放大器中，加在QO的基極的電壓VB為直流量，設VB=Vtl,則差分放大器尾電流源的電流大小為
_2] ic^con =rn-Is-Cvt(I)其中，Is為集電極反向飽和電流；VT為熱電壓。圖I中的VB為一個固定值，並且通常情況下，為了滿足電晶體QO工作於正向放大區，電晶體QO的基極電壓小於集電極電壓，因此VB的電壓較小，導致了電晶體的集電極電
流較小。因此，傳統的差分放大器具有電流較小的缺點。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種互補偏置差分放大器，能夠提高差分放大器的輸出電流和輸出電壓。本發明提供一種互補偏置差分放大器，包括一對差分輸入三極體，分別是第一三極體和第二三極體；一尾電流源，該尾電流源包括一對電晶體，分別是第一電晶體和第二電晶體；一對電容，分別為第一電容和第二電容；
所述第一三極體的集電極通過第一電阻連接電源，所述第二三極體的集電極通過第二電阻連接所述電源；所述第一三極體的基極連接第一差分輸入信號，所述第二三極體的基極連接第二差分輸入信號；所述第一三極體的發射極連接所述第一電晶體的集電極，所述第一電晶體的發射極接地；所述第二三極體的發射極連接所述第二電晶體的集電極，所述第二電晶體的發射極接地；所述第一三極體的發射極和第二三極體的發射極相連接；所述第一電晶體的基極連接直流電壓，並通過所述第一電容連接差分放大器的第一差分輸出端，所述第一三極體的集電極連接該第一差分輸出端； 所述第二電晶體的基極連接所述直流電壓，並通過所述第二電容連接差分放大器的第二差分輸出端，所述第二三極體的集電極連接該第二差分輸出端。優選地，所述第一三極體的發射區面積和第二三極體的發射區面積相同。優選地，所述第一電晶體的發射區面積和第二電晶體的發射區面積相同。優選地，所述第一電晶體和第二電晶體工作於放大區。優選地，所述第一電容和第二電容的容值相同。優選地，所述第一電晶體為並聯在一起的N個相同的電晶體；所述第二電晶體為並聯在一起的N個相同的電晶體。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明提供的互補偏置差分放大器，其中的尾電流源採用互補偏置形式，包括對稱的兩個電晶體，這兩個電晶體不但與差分輸出的三極體相連接，而且這兩個電晶體的基極同時連接直流電壓和差分放大器的輸出端。這樣該尾電流源不但由直流電壓供電，而且由差分輸出的交流信號進行供電。因此，同現有技術中的差分放大器相比，本發明提供的互補偏置差分放大器中的尾電流源可以增加該差分放大器的輸出電流，進而增加輸出電壓。
圖I是現有技術中的一種差分放大器示意圖；圖2是本發明提供的互補偏置差分放大器實施例一電路圖；圖3是本發明提供的互補偏置差分放大器實施例二電路圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。參見圖2，該圖為本發明提供的互補偏置差分放大器實施例一電路圖。本發明提供一種互補偏置差分放大器，包括一對差分輸入三極體，分別是第一三極體Ql和第二三極體Q2 ;—尾電流源，該尾電流源包括一對電晶體，分別是第一電晶體Qa和第二電晶體Qb 對電容,分別為第一電容Cl和第二電容C2 ；所述第一三極體Ql的集電極通過第一電阻Rl連接電源，所述第二三極體Q2的集電極通過第二電阻R2連接所述電源；所述第一三極體Ql的基極連接第一差分輸入信號PI，所述第二三極體Q2的基極連接第二差分輸入信號NI ；所述第一三極體Ql的發射極連接所述第一電晶體Qa的集電極，所述第一電晶體Qa的發射極接地；所述第二三極體Q2的發射極連接所述第二電晶體Qb的集電極，所述第二電晶體Qb的發射極接地；所述第一三極體Ql的發射極和第二三極體Q2的發射極相連接；
所述第一電晶體Qa的基極連接直流電壓VB，並通過所述第一電容Cl連接差分放大器的第一差分輸出端NO，所述第一三極體Ql的集電極連接該第一差分輸出端NO ；所述第二電晶體Qb的基極連接所述直流電壓，並通過所述第二電容C2連接差分放大器的第二差分輸出端PO，所述第二三極體Q2的集電極連接該第二差分輸出端PO。第一電容Cl和第二電容C2的作用是為了隔離差分放大器輸出的直流信號，以免對尾電流源工作點的影響。同時使差分放大器輸出端的一部分交流信號反饋至尾電流源。本發明提供的互補偏置差分放大器，其中的尾電流源採用互補偏置形式，包括對稱的兩個電晶體，這兩個電晶體不但與差分輸出的三極體相連接，而且這兩個電晶體的基極同時連接直流電壓和差分放大器的輸出端。這樣該尾電流源不但由直流電壓供電，而且由差分輸出的交流信號進行供電。因此，同現有技術中的差分放大器相比，本發明提供的互補偏置差分放大器中的尾電流源可以增加該差分放大器的輸出電流，進而增加輸出電壓。本發明提供的互補偏置差分放大器，優選地，所述第一三極體Ql的發射區面積和第二三極體Q2的發射區面積相同。所述第一電晶體Qa的發射區面積和第二電晶體Qb的發射區面積相同。所述第一電晶體Qa和第二電晶體Qb工作於放大區。所述第一電容Cl和第二電容C2的容值相同。 以上各個器件相同，從而可以保證該差分放大器為對稱結構。需要說明的是，所述第一電晶體和第二電晶體均可以分別由一個電晶體來實現。可以理解的是，所述第一電晶體和第二電晶體也可以分別由多個並聯的電晶體來實現，即，所述第一電晶體為並聯在一起的N個相同的電晶體；所述第二電晶體為並聯在一起的N個相同的電晶體。如圖3所示。參見圖3，該圖為本發明提供的互補偏置差分放大器實施例二電路圖。所述第一電晶體為並聯在一起的N個相同的電晶體；所述第二電晶體為並聯在一起的N個相同的電晶體。如圖3所示，Qa由兩個電晶體並聯組成，Qb由兩個電晶體並聯組成。即N為2。可以理解的是，N也可以為其他數值，本發明實施例中不具體限定N的具體數值。為了本領域技術人員能夠更好地理解和實施本發明提供的技術方案，下面詳細分析本發明提供的互補偏置差分放大器的工作原理。與公式(I)相同的原理，圖2中的第一電晶體Qa的集電極的電流可以表示為
^BP(2)
I 2 5
第二電晶體Qb的集電極的電流可以表示為
權利要求
1.一種互補偏置差分放大器，其特徵在於，包括一對差分輸入三極體，分別是第一三極體和第二三極體；一尾電流源，該尾電流源包括一對電晶體，分別是第一電晶體和第二電晶體；一對電容，分別為第一電容和第二電容； 所述第一三極體的集電極通過第一電阻連接電源，所述第二三極體的集電極通過第二電阻連接所述電源； 所述第一三極體的基極連接第一差分輸入信號，所述第二三極體的基極連接第二差分輸入信號； 所述第一三極體的發射極連接所述第一電晶體的集電極，所述第一電晶體的發射極接地； 所述第二三極體的發射極連接所述第二電晶體的集電極，所述第二電晶體的發射極接地； 所述第一三極體的發射極和第二三極體的發射極相連接； 所述第一電晶體的基極連接直流電壓，並通過所述第一電容連接差分放大器的第一差分輸出端，所述第一三極體的集電極連接該第一差分輸出端； 所述第二電晶體的基極連接所述直流電壓，並通過所述第二電容連接差分放大器的第二差分輸出端，所述第二三極體的集電極連接該第二差分輸出端。
2.根據權利要求I所述的互補偏置差分放大器，其特徵在於，所述第一三極體的發射區面積和第二三極體的發射區面積相同。
3.根據權利要求I所述的互補偏置差分放大器，其特徵在於，所述第一電晶體的發射區面積和第二電晶體的發射區面積相同。
4.根據權利要求I所述的互補偏置差分放大器，其特徵在於，所述第一電晶體和第二電晶體工作於放大區。
5.根據權利要求I所述的互補偏置差分放大器，其特徵在於，所述第一電容和第二電容的容值相同。
6.根據權利要求3所述的互補偏置差分放大器，其特徵在於，所述第一電晶體為並聯在一起的N個相同的電晶體；所述第二電晶體為並聯在一起的N個相同的電晶體。
全文摘要
本發明提供一種互補偏置差分放大器，包括一對差分輸入三極體，分別是第一三極體和第二三極體；一尾電流源，該尾電流源包括一對電晶體，分別是第一電晶體和第二電晶體；一對電容，分別為第一電容和第二電容；其中的尾電流源採用互補偏置形式，包括對稱的兩個電晶體，這兩個電晶體不但與差分輸出的三極體相連接，而且這兩個電晶體的基極同時連接直流電壓和差分放大器的輸出端。這樣該尾電流源不但由直流電壓供電，而且由差分輸出的交流信號進行供電。因此，同現有技術中的差分放大器相比，本發明提供的互補偏置差分放大器中的尾電流源可以增加該差分放大器的輸出電流，進而增加輸出電壓。
文檔編號H03F3/45GK102931932SQ201210413320
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月25日 優先權日2012年10月25日
發明者呂志強, 陳嵐 申請人:中國科學院微電子研究所