[发明专利]放大器装置

说明书

本发明涉及到一种用于放大一输入信号的放大器装置，该装置包括第一晶体管（N1），它具有一个连接到一输入端（1）并用于接收该输入信号（Vin）的控制极、一个连接到第一电源端（Vss）的第一主电极和一个第二主电极，该装置还包括有第二晶体管（N2），该晶体管具有一个控制极、一个连接到第一晶体管（N1）第二主电极的第一主电极和一个耦合到用以提供输出信号的输出端（3）的第二主电极，一个放大器（A），其反相输入端（V2）与所述第一晶体管（N1）的第二主电极查耦接，其同相耦入端（V1）与第一基准电压端（Verf1）相耦接，其输出端（V0）与所述第二晶体管（N2）的控制极相耦接，一个耦接在所述输出端（3）和第二电源端（Vdd）之间的第一电流源（J1），所述第一晶体管（N1）和第二晶体管（N2）能获得第一极点处于第一频率（f3）和第二极点处于第二频率（f6）的频率响应特性的增益，该第一频率（f3）小于第二频率（f6）。

通常，在半导体集成电路中，这种放大器装置可用来放大电压。

这种共射共基放大器装置已在由P.E.Allen和D.R.holberg合著的1987年出版的“CMOS模拟电路设计”一书中有所披露，特别是该书第288页图6、3-1示出了一种共射共基放大器装置，在该放大器装置中，第二晶体管的控制电极被连接到用来提供一基准电压的一基准电压端。在该已知的共射共基放大器装置中，该第一晶体管将通过输入端提供的输入电压转换为与输入电压成正比并在第二晶体管的第一主电极上产生电位变化的电流。这些电位变化，经第二晶体管的增益系数放大后出现在该装置的输出端上。总的增益因而等于第一晶体管和第二晶体管增益系数的乘积。由此，第二晶体管使得该装置的增益大于只包含有一个晶体管的放大器装置的增益。其结果还使得其输出阻抗增加。为了借助于现有技术的共射共基放大器装置来实现大的单位增益带宽，就需要有很大的偏流和具有很短沟道长度的晶体管，但是，这将导致阻抗的降低和实质上的增益下降。因此，现有技术的这种装置不可能既产生大的单位增益带宽又具有很高的增益。

这样，本发明的目的就是提供一种放大输入信号的放大器装置，该装置既具有很高的增益又具有很大的单位增益带宽。

根据本发明的放大器装置的特征是所述放大器（A）适合于获得具有以小于所述第二频率的频率（f2）的单位增益带宽的频率响应特性的附加增益，所述第一电流源（J1）适合于构成一个阻抗，用以在所述输出端（3）和所述第一电源端（Vss）之间以及在所述输出端（3）和所述第二电源端（Vdd）之间获得较小的阻抗。

本发明是基于当使用该放大器时使第二晶体管的第一主电极的电位实际上保持恒定的这样一种认识。这是通过该放大器将所说电极上的电位变化负反馈到第二晶体管的控制电极上来实现的。这就使得利用所述放大器的增益使该放大器装置的增益增加而不使单位增益带宽受到影响。附加的优点是该放大器不需要大的带宽。因此，该放大器的结构简单并可集成在很小的表面积上。

这种放大器装置、其中在放大器中所使用的元件的尺寸和通过这些元件的偏流取决于频率响应特性和该放大器的单位增益带宽、具有不易受不稳定性影响的优点。这种不稳定的原因来自于在较高频率时寄生电容的影响。在这些频率时，该电容引起相位移，在回路增益大于单位增益的情况下，该相位移使得包括有第二晶体管和放大器的回路不稳定，从而导致整个放大器装置不稳定。

根据本发明的放大器装置的第一个实施例其特征是其中包括有一个第三晶体管，该晶体管具有一个连接到该放大器反相输入端的控制电极、一个连接到该放大器的同相输入端的第一主电极和一个连接到该放大器输出端和通过第二电流源耦合到第二电源端的第二主电极。在这个放大器的最简单的实施例中，该第三晶体管从第二晶体管的第一主电极提供负反馈到它的控制极。在这种方法中，第二晶体管的第一主电极的电位是稳定的并且由于第三晶体管的增益系数而使总的增益增加了。

根据本发明发大器装置的第二个实施例，其特征在于第三晶体管的控制极是通过电平移动电路耦合到该放大器的反相输入端，关于电平移动电路，它的进一步特征是该电平移动电路包括一个第四晶体管，该第四晶体管具有一个连接到该放大器反相输入端的控制极，一个通过第三电流源耦合到第二电源端和连接到第三晶体管控制极的第一主电极以及一个连接到第一电源端的第二主电极。该电平移动电路在第二晶体管的第一主电极上提供一个比在第一个实施例中要低的电位，这样一来，该装置输出电平的摆动可以较大。在低供电电压的情况下这是特别重要的。