[发明专利]偏移电压校正电路和D类放大器

说明书

技术领域

本发明涉及用于校正具有差分晶体管对的差分放大器的偏移电压的电路技术，以及用于校正D类放大器的偏移电压的电路技术。

背景技术

差分放大器通常具有偏移电压。即使当两个输入信号具有相同电压的时候(即，在两个输入信号之间的差别为零)，输出信号也呈现一个不同于理想值的值。其原因在于组成该差分放大器的每一个晶体管都具有特性变化的各种因素，这归因于阈值中的变化等等。

已知的用于校正差分放大器的该偏移电压的相关技术是一种偏移电压校正电路，它导致电流流入组成该差分放大器的晶体管的一个差分对中的一个晶体管，从而校正该偏移电压(见JPA-8-256025)。

图10是具有以上相关技术的偏移电压校正电路的差分放大器的电路图。在该附图中，参考数字500和501指的是组成差分放大器的一个差分对的NMOS晶体管；502和503指的是组成该差分放大器上的负载的PMOS晶体管；504指的是用于该差分放大器的偏置电流源；505指的是用于校正偏移电压的电流源(以下称为“偏移电压校正电流源”)；INP和INN表示该差分放大器的输入端口；而OUTP表示该差分放大器的输出端口。

一种已知的差分放大器由NMOS晶体管500和501、PMOS晶体管502和503以及用于偏置目的的恒定电流源504组成。偏移电压校正电流源505的一端连接到NMOS晶体管500的漏极，而另一端连接到电源VDD。该偏移电压校正电流源505起到导致电流流到NMOS晶体管500的漏极的作用。

以下将描述用于校正偏移电压的操作原理。为了便利对通过该原理产生的工作效果的理解，假定NMOS晶体管500和501以及PMOS晶体管502和503不具有对偏移电压负责的特性变化。

在这样的假设情况下，首先考虑到稳态，其中向两个输入端口INP和INN都施加单个直流偏置电压Vi，而且偏移电压校正电流源505假定电流值为零。在该情况下，假如把流经NMOS晶体管500的电流作为IA，把流经NMOS晶体管501的电流作为IB，并把恒定电流源504的电流值作为It，则得出IA＝IB＝It/2。

接下来，考虑到这样一种情况，其中偏移电压校正电流源505的电流值为ios。在该情况下，假如把NMOS晶体管500的互导作为gmn，向流经NMOS晶体管500的稳态电流添加电流ios，而且通过vosi＝ios/gmn...(1)来表示源自于该电流的输入等效偏移电压vosi(＝ViA-ViB)。

根据公式(1)，可以理解导致电流ios流入组成该差分对的其中一个MOS晶体管，从而获得电压vosi作为与电流量相对应的输入等效偏移电压。因而，即使当差分放大器不是理想的且之前具有偏移电压的时候，也可以通过调节电流ios来校正偏移电压。

然而，根据相关技术的偏移电压校正电路，校正电流需要非常小的电流值，而在准确地获得这一小电流值中遇到了困难。因此，无法执行对偏移电压的准确调节。举例来说，当获得vosi＝50[μV]的输入等效偏移电压时，假定gmn＝2[mS]则电流值必须被设置为ios＝0.1[μA]。当NMOS晶体管500和501的互导gm小得多时，为了获得相同的输入等效偏移电压，就必须将校正电流设置为小得多的值。

而且，当互导由于环境变化的原因例如处理变化而改变时，因为输入等效偏移电压表现出对互导的高灵敏度，所以就会根据公式(1)出现极大地改变的输入等效偏移电压的问题。

顺便说一下，至今为止已知通过将模拟信号转换成脉冲信号来放大功率的D类放大器，该模拟信号例如音乐信号。

图11显示了一种相关技术的D类放大器。从外部信号源向输入端口INP和INM提供具有相反极性的模拟输入信号AIN(+)和AIN(-)。通过电容器Cin1和Cin2向D类放大器的输入端口T11和T12输入这些模拟输入信号AIN(+)和AIN(-)。在已经输入到D类放大器之后，向输入级放大电路100输入该信号并由该输入级放大电路100放大该信号，随后向积分电路110输入如此放大后的信号。脉宽调制(PWM)电路120对从积分电路110中输出的信号进行脉宽调制。