一種低功耗大電流驅(qū)動A類輸出電路的制作方法

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種低功耗大電流驅(qū)動a類輸出電路。

背景技術(shù)：

1、運算放大器作為絕大多數(shù)電路中不可或缺的一部分，其性能在很大程度上決定了整個電路甚至系統(tǒng)的性能。作為直接連接外部負(fù)載的部分，運算放大器的輸出級很大程度上決定了放大器的驅(qū)動能力、失真、輸出幅度等關(guān)鍵指標(biāo)。

2、常見的運算放大器輸出結(jié)構(gòu)可以分為a類、b類和ab類，圖1給出了相關(guān)輸出級結(jié)構(gòu)示意圖。圖1(a)所示為a類輸出級，q1在整個信號周期內(nèi)均導(dǎo)通工作，該結(jié)構(gòu)失真小、輸出幅度較大，但是正向或者負(fù)向驅(qū)動電流嚴(yán)重受限；圖1(b)是b類輸出級，q1或者q2只在半個信號周期內(nèi)導(dǎo)通工作，該結(jié)構(gòu)功耗較低，但是存在交越失真、輸出擺幅受限；圖1(c)是ab類輸出級，晶體管q1或者q2在略大于半個周期內(nèi)導(dǎo)通，d1和d2使得q1或者q2微導(dǎo)通，消除了交越失真，但是依然存在輸出擺幅受限問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決a類輸出級正向或者負(fù)向驅(qū)動電流(即扇出或者灌入電流)較低等問題，本發(fā)明提供了一種低功耗大電流驅(qū)動a類輸出電路，包括：

2、核心電路，具有接收節(jié)點和輸出節(jié)點，用于通過接收節(jié)點接收前級電路提供的輸入信號，通過輸出節(jié)點提供輸出電壓vout；

3、輸出采樣電路，用于采樣核心電路的輸出電流并反饋給電流鏡電路；

4、電流鏡電路，用于根據(jù)采樣的輸出電流調(diào)整自身電路狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)開關(guān)電路的開斷狀態(tài)；

5、開關(guān)電路，用于為核心電路提供驅(qū)動電流。

6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗大電流驅(qū)動a類輸出電路，其特征在于，核心電路包括晶體管q1和晶體管q2，其中：

7、晶體管q1的基極與輸出采樣電路連接，且晶體管q1的基極與輸出采樣電路間的連接點作為接收節(jié)點；晶體管q1的集電極連接電源電壓vcc；晶體管q1的發(fā)射極連接晶體管q2的集電極，且晶體管q1的發(fā)射極和晶體管q2的集電極間的連接點作為輸出節(jié)點；晶體管q2的基極連接開關(guān)電路，晶體管q2的發(fā)射極連接電源電壓vee。

8、進(jìn)一步的，輸出采樣電路包括晶體管q5、電阻r3和電阻r4，其中：

9、電阻r4的一端連接晶體管q1的基極，電阻r4的另一端連接晶體管q5的基極；電阻r3的一端連接晶體管q1的發(fā)射極，電阻r3的另一端連接晶體管q5的發(fā)射極；晶體管q5的集電極連接電流鏡電路。

10、進(jìn)一步的，電流鏡電路包括晶體管q4、晶體管q6、電阻r1、電阻r2、電流源i2和電流源i3，其中：

11、電阻r1的一端連接晶體管q6的發(fā)射極，電阻r1的另一端連接電源電壓vcc；電阻r2的一端連接晶體管q4的發(fā)射極，電阻r2的另一端連接電源電壓vcc；電流源i2的一端連接晶體管q4的集電極，電流源i2的另一端連接電源電壓vee；電流源i3的一端連接晶體管q6的集電極，電流源i3的另一端連接電源電壓vee；晶體管q4的發(fā)射極還連接晶體管q5的集電極；晶體管q4的集電極還連接開關(guān)電路；晶體管q4的基極連接晶體管q6的基極和集電極。

12、進(jìn)一步的，開關(guān)電路包括晶體管q3和電流源i1，包括：

13、電流源i1的一端連接晶體管q3的發(fā)射極，電流源i1的另一端連接電源電壓vee；晶體管q3的基極連接晶體管q4的集電極，晶體管q3的集電極連接電源電壓vcc。

14、進(jìn)一步的，晶體管q1、晶體管q2、晶體管q3、晶體管q5的晶體管類型相同；晶體管q4和晶體管q6的晶體管類型相同；晶體管q1和晶體管q4的晶體管類型不同。

15、本發(fā)明的有益效果：

16、傳統(tǒng)a類結(jié)構(gòu)灌入電流的增加需要同步增加靜態(tài)電流，這極大增加了功耗。而本發(fā)明基于雙極工藝，采用改進(jìn)型的低功耗大電流a類輸出級結(jié)構(gòu)，在保持輸出幅度和功耗基本不變的同時，以極低的功耗實現(xiàn)了灌入電流18倍左右的增加。

技術(shù)特征：

1.一種低功耗大電流驅(qū)動a類輸出電路，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗大電流驅(qū)動a類輸出電路，其特征在于，核心電路包括晶體管q1和晶體管q2，其中：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低功耗大電流驅(qū)動a類輸出電路，其特征在于，輸出采樣電路包括晶體管q5、電阻r3和電阻r4，其中：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低功耗大電流驅(qū)動a類輸出電路，其特征在于，電流鏡電路包括晶體管q4、晶體管q6、電阻r1、電阻r2、電流源i2和電流源i3，其中：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低功耗大電流驅(qū)動a類輸出電路，其特征在于，開關(guān)電路包括晶體管q3和電流源i1，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低功耗大電流驅(qū)動a類輸出電路，其特征在于，晶體管q1、晶體管q2、晶體管q3、晶體管q5的晶體管類型相同；晶體管q4和晶體管q6的晶體管類型相同；晶體管q1和晶體管q4的晶體管類型不同。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種低功耗大電流驅(qū)動A類輸出電路，包括核心電路，具有接收節(jié)點和輸出節(jié)點，用于通過接收節(jié)點接收前級電路提供的輸入信號，通過輸出節(jié)點提供輸出電壓VOUT；輸出采樣電路，用于采樣核心電路的輸出電流并反饋給電流鏡電路；電流鏡電路，用于根據(jù)采樣的輸出電流調(diào)整自身電路狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)開關(guān)電路的開斷狀態(tài)；開關(guān)電路，用于為核心電路提供驅(qū)動電流；本發(fā)明基于雙極工藝，采用改進(jìn)型的低功耗大電流A類輸出級結(jié)構(gòu)，在保持輸出幅度和功耗基本不變的同時，以極低的功耗實現(xiàn)了灌入電流18倍左右的增加。

技術(shù)研發(fā)人員：范國亮,何崢嶸,梁麗,周遠(yuǎn)杰,胡云蘭,王成鶴,楊陽,徐嘉豪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/14