用于ab類放大器的輸出級的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及AB類放大器，并且尤其(但非排他地)涉及并入AB類放大器的封包追蹤電源。
【背景技術】
[0002]封包追蹤應用可能需要具有輸出高頻下的廣泛范圍的輸出電流的能力的誤差放大器。封包追蹤的一個實例實施方案是具有切換電源以提供大部分有用信號能量的封包追蹤電源，以及誤差放大器以移除提供剩余部分的信號能量的不希望的切換假象。此類放大器必須具有高效率、是線性的，并且必須能夠處理高帶寬信號。
[0003]通常此類實施方案的誤差放大器是AB類放大器并且需要處理高峰值到平均電流波動。然而，如果經正確地大小設定以處理大峰值到平均電流波動，那么常規AB類放大器通常需要較大靜態電流。
[0004]用于封包追蹤電源中的AB類誤差放大器的典型現有技術方法是提供各自相應地處理波形的正偏移和負偏移的兩個晶體管。典型的AB類放大器具有輸入級和輸出級。通常，輸入級在A類上運行。因此，現有AB類布置通常由具有供給到包含在輸入處的拆分的輸出級中的單個輸出的輸入級組成。此布置說明了通常在許多高帶寬放大器中觀察到的高靜止功率耗散。電流放大的使用允許從晶體管中提取最大帶寬。
[0005]圖1中說明了現有技術的示例性AB類放大器的輸出級，并且所述輸出級包括第一級10和第二級12。到AB類放大器的輸入級的單線饋送由具有通過參考標號3表示的電流I輸入的輸入饋電電流源表示。
[0006]第一級10具有單輸入Iit入并且包括第一對晶體管Ml和M100，所述晶體管處理來自正偏移上的單輸入電流Iiftx的輸入信號。晶體管MlOO和Ml連接在電流鏡布置中，其中晶體管MlOO為二極管連接。由參考標號5表示的偏壓電流Ifts +從正電源軌V 供用于晶體管M100，以保持晶體管MlOO和Ml接通。輸入饋電電流1|入連接到晶體管Ml。
[0007]第一級10額外包括第二對晶體管M2和M200，所述晶體管處理來自負偏移上的單輸入電流I輸入的輸入信號。晶體管M200和M2連接在電流鏡布置中，其中晶體管M200為二極管連接。由參考標號7表示的偏壓電流Ι?ΜΕ從負電源軌Vss提供用于晶體管Μ200，以保持晶體管Μ200和M2接通。輸入饋電電流Iitx連接到晶體管M2。
[0008]由參考標號9表示的DC恒定電壓Vref應用于第一級10的晶體管MlOO和Μ200的普通連接。DC恒定電壓Vref確定晶體管Ml和M2接通的電壓。DC恒定電壓Vraf源連接在負電源軌Vss與晶體管MlOO和Μ200的普通連接之間。
[0009]第一級10的晶體管Ml和M2拆分由輸入饋送I輸入供應的輸入信號。晶體管Ml在線路11上提供輸入信號Ι?|5Λ+的正的部分，并且晶體管M2在線路13上提供輸入信號I
A的負的部分。
[0010]第一級10由此具有一個輸入Ι??5Λ和兩個輸出IfItx +和I ?5入。
[0011]第二級12包括由晶體管M3和M4提供的高側(或正)電流鏡布置14。高側(或正)電流鏡布置14接收信號I輸入+的正的部分。高側(或正)電流鏡布置14提供從上部電源Vdd到輸出電流I If5tii的電流，表不為正輸出電流Iff5tii +。
[0012]第二級12還包括由晶體管M5和M6提供的低側(或負)電流鏡布置16。低側(或負)電流鏡布置16接收信號Iifix的負的部分。低側(或負)電流鏡布置16將來自表不為負輸出電流Iifsa的輸出電流I _的電流返回到下部電源Vss。
[0013]正輸出電流+和負輸出電流I _組合在一起以形成線路15上的輸出電流I輸出。
[0014]為了防止在交叉點處的增益的損失，兩個晶體管M4和M5同時在交叉區域中傳導。通過使兩個晶體管進行傳導，有可能補償低電流下的個體晶體管M4或M5的增益中的損失。
[0015]然而，當用作封包追蹤布置(例如，封包追蹤電源)中的誤差放大器的一部分時，第二級12必須處理較大范圍的電流，但是不幸的是大部分的分配的電流需要圍繞輸出波形的中心發生，交叉區域恰好位于所述中心處，并且此處電流相對較小。因此，所述布置經大小設定以處理較大電流，然而大部分時間中所述布置處理較小電流。
[0016]如果晶體管經正確地大小設定以輸出所需的最大電流，那么為了滿足保持通過交叉區域的增益的AB類標準需要較大的靜止偏壓電流。較大的靜止偏壓電流通常很大程度上通過使用封包追蹤使效率增益偏移，尤其是在反向關閉的輸出功率下。需要此較大靜態電流以滿足較大電流的操作需求，即使大部分操作是針對交叉區域中的較小電流的。
[0017]產生的另一問題涉及Gm/C因數。Gm/C因數確定輸出晶體管M4和M5的高頻響應。希望的是Gm/C因數較高，以用于改進的線性和低輸出阻抗。然而，Gm/C因數隨著電流而改變。此變化導致晶體管在最需要高Gm/C因數的操作點處以較低的Gm/C因數操作，即，在交叉區域中的低電流下。在高電流下，gm/C因數最高，但是由于此操作區域(交叉區域外部)是不頻繁地訪問的，所以在這些電流下不存在從改進的線性和低輸出阻抗中獲得的益處。
[0018]用于高電流的高Gm/C因數可能進一步潛在地產生問題，因為反饋的回路增益增加帶來了高頻不穩定性的風險。
[0019]圖2示出了操作此類型的AB類輸出級時的示例性增益效果。目的是通過高側輸出晶體管(M4)的增益的上升獲得低側輸出晶體管(M5)的Gm中的轉降以進行補償。駐流^放置在增益重疊的點處，并且因此各自低了 6dB。通過典型的CMOS輸出級，1?可以多達完整輸出電流的20%。
[0020]參考標號200表示增益對高側(正偏移)寬電流范圍輸出級的電流的曲線。參考標號202表不針對低側(負偏移)輸出級的增益的曲線。參考標號204表不組合增益的曲線。參考標號206表示曲線的X軸上的零電流，參考標號208表示曲線的X軸上的靜態電流，并且參考標號210表示曲線的X軸上的最大電流。
【發明內容】
[0021]本發明有利的提供了具有寬操作范圍以及具有低靜態電流的最小交叉失真的AB類放大器。
[0022]根據本發明提供了 AB類放大器以用于接收輸入電流并且生成放大的輸出電流并且具有經連接以提供輸出電流的第一和第二輸出晶體管，其中如果輸入電流小于閾值，那么啟用第一輸出晶體管并且禁用第二輸出晶體管，并且如果輸入電流超過閾值，那么啟用第二輸出晶體管。
[0023]優選地提供通過偏移電壓由級聯驅動的兩個輸出級。第一較小輸出級在輸出波動的較大大部分上操作。隨著此級增益開始在較高電流處降低，第二較大級開始接管此第二級增益上升。由于誤差信號的統計，第二較大級將被調用以不頻繁地傳遞電流。這意味著由在兩個增益路徑之間傳送引入的任何非線性并不顯著地使有用信號降級。
[0024]對于最大帶寬和線性，輸出級優選地是電流驅動的。因此，輸出級優選地配備有位于頂部和底部處的電流鏡。
[0025]此輸出級可以在放大器鏈中較早的從其它電流鏡中饋送。
[0026]串聯級可以位于鏡的輸入側上。此串聯級的功能是接收來自先前級的電流并且在先前級處固定凈空電壓。如果將級聯級拆分成兩個，并且晶體管柵極發生偏移，那么在低電流處實際上全部電流以最高柵極電壓經過晶體管。然而，隨著輸出電流升高，具有較低柵極電壓的晶體管開始進行傳導。因為此電流現在被拆分，所以增益下降。這補償了較高電流下的增益，并且限制了輸出級的整個操作范圍中的增益的改變。
[0027]電流的拆分用于為與較低電流輸出級并聯存在的較大較高電流輸出級提供電流。