[发明专利]D类跨导放大器

说明书

本发明题为“D类跨导放大器”。输出与输入电压成比例的电流的电路包括输入端子和输出端子、比较器、第一晶体管和第二晶体管、电感器、第一电阻器和差分放大器。该比较器的第一输入端子耦合到该电路的该输入端子，并且该比较器的第二输入端子耦合到该比较器的输出端子。该第一晶体管和该第二晶体管耦合到该比较器的该输出端子。该电感器耦合到该第一晶体管和该第二晶体管。该第一电阻器耦合在该电感器和该电路的该输出端子之间。该差分放大器包括耦合到该第一电阻器的第一端子的第一输入端子、耦合到该第一电阻器的第二端子的第二输入端子以及耦合到该比较器的该第一输入端子的输出端子。

技术领域

本公开涉及放大器电路，并且更具体地，涉及输出具有与输入电压幅度成比例的幅度的电流的放大器电路。

背景技术

电子测试设备（诸如福禄克公司(Fluke Corporation)制造的数字万用表装置）例如通常用于测量电路的特性。例如，数字万用表装置通常用于测量电路中的交流电流(AC)和直流电流(DC)，其中测得的电流的范围可以从皮安到千安。由于数字万用表装置和其他电子设备需要被校准，因此可以使用包括校准电路的校准装置，这些校准电路精确地提供已知的电气参数（包括通常达10安培的交流电流和直流电流）。换句话说，校准电路可以输出具有预定幅度的电流，该电流对应于具有预定幅度的输入电压，其中将电流供应给测量电路，并且测量电路进行的相应测量被校准或调节，以使电流的测量幅度的值分别对应于校准电流的预定幅度。常规地，用于精确地提供交流电流和直流电流的电路是线性跨导功率放大器。跨导放大器是具有与作为电压信号的输入信号成比例的输出信号的放大器。

D类放大器是一种称为降压转换器的开关功率转换器。在降压转换器中，输出信号是电压，并且输入是大于最大输出电压的原始DC电压。由于降压转换器使用脉宽调制(PWM)和低损耗储能元件、电容器和电感器，因此功率转换的效率可能很高。D类放大器是降压转换器，其中控制电压可以快速变化，并且输出电压与控制电压成比例。D类放大器的现代实现方式是通用D类(UCD)放大器。

UCD放大器是自振荡的，并使用电压反馈来改善线性度并强制振荡。由于D类放大器的输出是电压而期望的输出是电流，因此该放大器从未用于电流源。

发明内容

本申请公开了一种作为用作跨导放大器的D类放大器的改型的放大器电路。根据本公开的放大器电路使用电流反馈来强制振荡并改善电流输出的线性度。电流反馈还确保放大器电路的输出是与输入电压成比例的电流。放大器电路的输出电流在负载阻抗下是恒定的，这是跨导放大器的要求。

根据本公开的第一实施方案的电路可以概括为包括：输入端子；输出端子；比较器，该比较器包括第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中比较器的第一输入端子电耦合到电路的输入端子，并且比较器的第二输入端子电耦合到比较器的输出端子；第一晶体管，该第一晶体管电耦合到比较器的输出端子；第二晶体管，该第二晶体管电耦合到比较器的输出端子；电感器，该电感器电耦合到第一晶体管和第二晶体管；第一电阻器，该第一电阻器电耦合在电感器和电路的输出端子之间；以及差分放大器，该差分放大器包括电耦合到第一电阻器的第一端子的第一输入端子、电耦合到第一电阻器的第二端子的第二输入端子以及耦合到比较器的第一输入端子以向比较器提供反馈信号的输出端子。

电路可以进一步包括：第二电阻器，该第二电阻器包括电耦合到比较器的输出端子的第一端子以及电耦合到比较器的第二输入端子的第二端子；以及第三电阻器，该第三电阻器包括电耦合到比较器的第二输入端子和第二电阻器的第二端子的第一端子以及电耦合到接地端子的第二端子。另外，电路可以进一步包括：反相器，该反相器包括电耦合到比较器的输出端子和第二电阻器的第一端子的输入端子以及电耦合到第二晶体管的输出端子。

第一晶体管和第二晶体管中的每个可以是n沟道金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)，比较器的输出端子可以电耦合到第一晶体管的栅极端子和反相器的输入端子，反相器的输出端子可以电耦合到第二晶体管的栅极端子，并且第一晶体管的源极端子可以电耦合到第二晶体管的漏极端子和电感器。