CN100550606C - 具有不同输入/输出共模电压的电路装置 - Google Patents

Abstract

一种具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其包含有一电路单元，具有至少一输入端及至少一输出端，该电路单元用来于该输入端接收一输入讯号并于该输出端产生一输出讯号，该输入端上具有一输入共模电压值，该输出端上具有一输出共模电压值；一回授路径，耦接于该输出端以及该输入端之间；以及一电流源，耦接于该输入端，用来提供一直流电源；其中该直流电源流经该回授路径所产生的压降，会使得该输入共模电压值与该输出共模电压值不相等。

Description

具有不同输入/输出共模电压的电路装置

技术领域

本发明涉及电路装置，特别是涉及一输入及输出共模电压具有不同数值的具有不同输入/输出共模电压的电路装置，例如一放大器电路。

背景技术

在一般串级放大器的电路中，都会要求输入/输出的共模电压(commonmode voltage)Vcm一样。如果不一样，必须要加上AC耦合(couple)电路，来防止共模电压Vcm的不一样而造成电路偏离正常的偏压点(bias point)太多而不能正常工作。但是当电源所提供的电压(power supply voltage)降低时，若还是输入/输出的共模电压Vcm一样的话，会使得输出可用的摇摆范围(swing)降低。

而一般在RF系统中，混频器(mixer)后面接上OP类型的反向放大器(inverting amplifier)时，必须要使两者的输入/输出的共模电压Vcm一样。若是输入/输出的共模电压Vcm不同时，则必须在混频器与反向放大器之间加上一缓冲器(buffer)做为直流电平偏移(level shifter)的用。

因此，在电源电压愈来愈低的趋势下，提供一个输入及输出共模电压具有不同数值的放大器电路是很重要的课题。

发明内容

因此本发明的目的之一是提供一个输入及输出共模电压具有不同数值的具有不同输入/输出共模电压的电路装置。

依据本发明的实施例，是披露一种具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其包含有一电路单元，具有至少一输入端及至少一输出端，该电路单元用来于该输入端接收一输入讯号并于该输出端产生一输出讯号，该输入端上具有一输入共模电压值，该输出端上具有一输出共模电压值；一回授路径，耦接于该输出端之一以及该输入端之一之间；以及一电流源，耦接于这个输入端，用来提供一直流电源；其中该直流电源流经该回授路径所产生的压降，会使得该输入共模电压值与该输出共模电压值不相等。

附图说明

图1显示依据本发明一实施例的具有不同输入/输出共模电压的电路装置应用于串级放大器的示意图。

图2显示依据本发明另一实施例的具有不同输入/输出共模电压的电路装置应用于串级放大器的示意图。

图3显示依据本发明另一实施例的具有不同输入/输出共模电压的电路装置应用于混波器的示意图。

图4显示依据本发明另一实施例的具有不同输入/输出共模电压的电路装置应用于混波器的示意图。

附图符号说明

20、20’  串极放大器

21        前级放大器

22、22’  放大器电路

221       运算放大器

222、223  电流源

31        混波器

R1、R2    电阻

R3、R4    回授阻抗

具体实施方式

以下参考附图详细说明依据本发明的实施例所披露的具有不同输入/输出共模电压的电路装置。

图1显示依据本发明一实施例的具有不同输入/输出共模电压的电路装置22，其中输出端的共模电压Vcmo高于输入端的共模电压Vcmi。图2显示依据本发明另一实施例的具有不同输入/输出共模电压的电路装置22’，其中输出端的共模电压Vcmo低于输入端的共模电压Vcmi。如图1与图2所示，放大器电路22(22’)是与一前级放大器21串接形成一串级放大器20(20’)。

如图1与图2所示，本实施例的具有不同输入/输出共模电压的电路装置22(22’)除了具有电路单元(例如运算放大器)221、回授阻抗R3与R4、与电阻R1与R2以提供讯号放大功能之外，还包含了两个电流源222与223。该电流源222与223分别连接于运算放大器221的两个输入端以提供直流电流，藉以在回授阻抗R3(R4)上产生电压差，使该放大器电路22的输入端的共模电压Vcmi与输出端的共模电压Vcmo不同。如本领域的技术人员所熟知，由于运算放大器的输入等效电阻(即自其输入端看进去的等效电阻值)通常为一非常大的数值(例如，较并联于用一节点的回授阻抗R3或R4大十倍以上)，则绝大部份的直流电流将不会流入运算放大器中，而使得调整共模电压的效果能够达到最佳。

图1的具有不同输入/输出共模电压的电路装置22中，由于输出端的共模电压Vcmo要高于输入端的共模电压Vcmi，因此电流源222与223的另一端接地。所以，在此情形下，运算放大器221的输出端会产生一调整电流Ic流经回授阻抗R3(R4)与电流源222(223)。所以，在回授阻抗R3(R4)上会产生一压降，使输出端的共模电压Vcmo高于输入端的共模电压Vcmi。而电流源222(223)的电流值则视回授阻抗R3(R4)的值及输出端的共模电压Vcmo与输入端的共模电压Vcmi的电压差来决定，以使得所产生的调整电流Ic满足以下关系式：

Vcmo-Vcmi＝Ic×R3

Vcmo-Vcmi＝Ic×R4

图2的具有不同输入/输出共模电压的电路装置22’中，由于输出端的共模电压Vcmo要低于输入端的共模电压Vcmi，因此电流源222与223的另一端连接电源电压Vdd。所以，在此情形下，电流源222(223)会产生一调整电流Ic流经回授阻抗R3(R4)至运算放大器221的输出端。所以，在回授阻抗R3(R4)上会产生一压降，使输出端的共模电压Vcmo低于输入端的共模电压Vcmi。而电流源222(223)的电流值则视回授阻抗R3(R4)的值及输出端的共模电压Vcmo与输入端的共模电压Vcmi的电压差来决定，以使得所产生的调整电流Ic满足以下关系式：

Vcmi-Vcmo＝Ic×R3

Vcmi-Vcmo＝Ic×R4

除了使用于串级放大器的应用之外，本发明的实施例所述的具有不同输入/输出共模电压的电路装置亦可使用于其它应用领域，例如作为耦接于混波器31后级的反向放大器，关于此应用的组态请参考图3及图4。由于其操作原理与图1及图2所述相似，故不在此赘述。

须注意的是，上述图1、2、3、及4中所示的电流源222及223如本领域的技术人员所熟知，可单纯使用一电阻器、或者使用由MOS晶体管所组成的电流镜结构、或者其它能够提供直流电流的电路组态来实现。

因此，根据图1、2、3、及4所示，本发明的实施例所披露的放大器电路22、22’可根据需要具有不同输入/输出共模电压。故即使两级的放大器的输入/输出共模电压不同时，亦可正常工作，而不需要藉由AC耦合电容或缓冲器来调整。

此外，虽然本发明的实施例是以差动放大器电路为例进行说明，但是本领域的技术人员应可理解，本发明的实施例所述的技术亦可应用于单端放大器结构、乃至于任何需要于不同的输入/输出共模电压的下进行操作的电路装置中。

以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，可进行各种变形或变更。

Claims (10)

1.一种具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其包含有：

一运算放大器，于至少一输入端接收一输入讯号，并于至少一输出端产生一输出讯号，且该至少一输入端的共模电压高于该至少一输出端的共模电压；

一回授阻抗，耦接于所述运算放大器的一输入端与一输出端；以及

一电流源，具有一第一端连接于所述运算放大器的这个输入端与所述回授阻抗，以及一第二端连接于一电源电压，藉以提供一直流电流给所述回授阻抗。

2.如权利要求1所述的具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其中所述运算放大器为一差动放大器。

3.如权利要求1所述的具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其中所述运算放大器为一单端放大器。

4.一种具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其包含有：

一运算放大器，于至少一输入端接收一输入讯号，并于至少一输出端产生一输出讯号，且该至少一输入端的共模电压低于该至少一输出端的共模电压；

一回授阻抗，耦接于所述运算放大器的一输入端与一输出端；以及

一电流源，具有一第一端连接于所述运算放大器的这个输入端与所述回授阻抗，以及一第二端接地，藉以接收所述回授阻抗所传送过来的一直流电流。

5.如权利要求4所述的具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其中所述运算放大器为一差动放大器。

6.如权利要求4所述的具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其中所述运算放大器为一单端放大器。

7.一种具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其包含有：

一电路单元，具有至少一输入端及至少一输出端，该电路单元用来于该输入端接收一输入讯号并于该输出端产生一输出讯号，该输入端上具有一输入共模电压值，该输出端上具有一输出共模电压值；

一回授路径，耦接于该输出端之一以及该输入端之一之间；以及

一电流源，耦接于这个输入端，用来提供一直流电源；

其中该直流电源流经该回授路径所产生的压降，会使得该输入共模电压值与该输出共模电压值不相等。

8.如权利要求7所述的具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其中该电路单元的输入等效电阻值大于十倍的该回授路径的等效电阻值。

9.如权利要求7所述的具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其中该电路单元包含有一运算放大器。

10.如权利要求7所述的具有不同输入/输出共模电压的电路装置，其中该回授路径包含有一电阻。

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