[发明专利]一种低功耗的增益高且宽带宽的放大器结构

说明书

本发明公开了一种低功耗的增益高且宽带宽的放大器结构，其具有依次级联的第一放大器、第二放大器和第三放大器，在第一放大器和第二放大器两端并联第四放大器，第四放大器的输入端与第一放大器的输入端相连，第四放大器的输出端与所述第二放大器的输出端相连；其实现了对放大器结构的直流增益和带宽的提高，大大改善其频率响应和稳定性。本发明应用上述的放大器结构构造全差分放大器，该全差分放大器的半边电路包括若干个NMOS管、PMOS管、电容和电流源；其用作D类功放的前置预放大器，能够在D类音频功放里减小音频功放的谐波失真和减小静态电流，从而改善了音频范围内的性能，如减小了前放的增益误差、减小了谐波失真、底噪等。

技术领域

本发明涉及放大器，尤其涉及一种低功耗的增益高且宽带宽的放大器结构。

背景技术

放大器广泛地应用于很多领域，是使用最频繁的有源器件之一。放大器的主要性能指标有直流增益值、带宽、功耗和稳定性等，这些指标间存在折衷关系。

传统的放大器结构通过增加放大器的级联数来增大直流增益值，如图1所示的是传统的三级级联的放大器结构的框图，其通过三级级联的运放OP1、OP2和OP3来增大直流增益，其输入电压为Vin，输出电压为Vout。H1(S)、H2(S)和H3(S)分别是运放OP1、OP2和OP3的传递函数，假设OP1、OP2和OP3都是单极点运放，即：

式中，A1、A2和A3分别是运放OP1、OP2和OP3的直流增益，ω1、ω2和ω3分别是运放OP1、OP2和OP3的主极点，则此三级级联运放的传递函数为：

由式(2)可知，传统的三级级联的放大器结构的直流增益为A1*A2*A3，比两级运放增益值要大，但是它有三个极点，频率响应特性会更差，而且为了满足稳定性要求，需要牺牲带宽来进行频率补偿。

因此，传统的放大器结构虽然能通过增加放大器的级联数来增大直流增益值，但同时也会牺牲带宽，性能受影响。另外，通过增加偏置电流，虽然可以实现大的带宽，但是功耗相应增加。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种低功耗的增益高且宽带宽的放大器结构，使放大器结构同时具备低功耗、高增益以及宽带宽的优点。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种低功耗的增益高且宽带宽的放大器结构，包括三个或更多个级联的放大器，其特征在于，在所述级联的放大器中任意相邻的两个放大器的两端并联一个放大器。

可选地，所述低功耗的增益高且宽带宽的放大器结构具有依次级联的第一放大器、第二放大器和第三放大器，在所述第一放大器和所述第二放大器两端并联第四放大器，所述第四放大器的输入端与所述第一放大器的输入端相连，所述第四放大器的输出端与所述第二放大器的输出端相连。

可选地，所述低功耗的增益高且宽带宽的放大器结构具有依次级联的第一放大器、第二放大器和第三放大器，在所述第二放大器和所述第三放大器两端并联第四放大器，所述第四放大器的输入端与所述第二放大器的输入端相连，所述第四放大器的输出端与所述第三放大器的输出端相连。

进一步地，所述第一放大器、所述第二放大器、所述第三放大器和所述第四放大器是运算放大器。

进一步地，所述低功耗的增益高且宽带宽的放大器结构的传递函数为：