CN102624342B - 放大器 - Google Patents

放大器 Download PDF

Info

Publication number
CN102624342B
CN102624342B CN201110152082.8A CN201110152082A CN102624342B CN 102624342 B CN102624342 B CN 102624342B CN 201110152082 A CN201110152082 A CN 201110152082A CN 102624342 B CN102624342 B CN 102624342B
Authority
CN
China
Prior art keywords
input
voltage
pmos
coupled
nmos
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110152082.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102624342A (zh
Inventor
黄如琳
梁可骏
曾柏瑜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novatek Microelectronics Corp
Original Assignee
Novatek Microelectronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Novatek Microelectronics Corp filed Critical Novatek Microelectronics Corp
Publication of CN102624342A publication Critical patent/CN102624342A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102624342B publication Critical patent/CN102624342B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

一种放大器，包括一输出级电路、一电流源、一PMOS输入对、一NMOS输入对及一电流转换电路。输出级电路电性连接至一供应电压及一地电压。电流源具有一节点以提供一电流。PMOS输入对耦接至节点及地电压并受控于一输入电压。NMOS输入对耦接至供应电压并受控于输入电压。电流转换电路耦接至节点及NMOS输入对。当输入电压小于一特定值时，PMOS输入对导通，NMOS输入对及电流转换电路截止，使得电流经由节点流入PMOS输入对，当输入电压大于等于特定值时，PMOS输入对截止，NMOS输入对及电流转换电路导通，使得电流经由节点及电流转换电路流入NMOS输入对。

Description

放大器
【技术领域】
本发明是有关于一种轨对轨放大器。
【背景技术】
请同时参照图1A及图1B，图1A绘示传统轨对轨放大器的电路图，图1B绘示传统轨对轨放大器的操作电压区间的示意图。于图1A的轨对轨放大器10中，NMOS晶体管N1及N2组成NMOS输入对，PMOS晶体管P1及P2组成PMOS输入对，NMOS输入对及PMOS输入对分别耦接至电流源12及14。
当输入电压Vi低于NMOS晶体管N1及N2的临界电压时，NMOS晶体管N1及N2为截止，电流源12的电流不会流入输出级电路16；同时段，PMOS晶体管P1及P2为导通，电流源14的电流流入输出级电路16以供进行操作。此外，当输入电压Vi高于PMOS晶体管P1及P2的临界电压时，PMOS晶体管P1及P2为截止，电流源14的电流不会流入输出级电路16；同时段，NMOS晶体管N1及N2为导通，电流源12的电流流入输出级电路16以供进行操作。观察图1B可得知，轨对轨放大器10在部分的输入电压区间时，NMOS输入对及PMOS输入对同时导通，相较于单一输入对放大器而言，虽具有全区间输入电压可操作的优点，但会导致不必要的功率消耗。
【发明内容】
本揭露是有关于一种放大器，在操作时利用电流转换电路以达成与单一输入对放大器相同的电流消耗，故可同时兼具全区间输入电压可操作及低功率消耗的优点。
根据本揭露的第一方面，提出一种放大器，包括一输出级电路、一电流源、一PMOS输入对、一NMOS输入对以及一电流转换电路。输出级电路电性连接至一供应电压及一地电压。电流源具有一节点以提供一电流。PMOS输入对耦接至节点及地电压，并受控于一输入电压。NMOS输入对耦接至供应电压并受控于输入电压。电流转换电路耦接至节点及NMOS输入对。其中，当输入电压小于一特定值时，PMOS输入对导通，NMOS输入对及电流转换电路截止，使得电流经由节点流入PMOS输入对，当输入电压大于等于特定值时，PMOS输入对截止，NMOS输入对及电流转换电路导通，使得电流经由节点及电流转换电路流入NMOS输入对。
根据本揭露的第二方面，提出一种放大器，包括一输出级电路、一电流源、一NMOS输入对、一PMOS输入对以及一电流转换电路。输出级电路电性连接至一供应电压及一地电压。电流源具有一节点以提供一电流。NMOS输入对耦接至节点及供应电压，并受控于一输入电压。PMOS输入对耦接至地电压并受控于输入电压。电流转换电路耦接至节点及PMOS输入对。其中，当输入电压大于一特定值时，NMOS输入对导通，PMOS输入对及电流转换电路截止，使得电流经由节点流入NMOS输入对，当输入电压小于等于特定值时，NMOS输入对截止，PMOS输入对及电流转换电路导通，使得电流经由节点及电流转换电路流入PMOS输入对。
为了对本揭露的上述及其它方面有更佳的了解，下文特举一实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
【附图说明】
图1A绘示传统轨对轨放大器的电路图。
图1B绘示传统轨对轨放大器的操作电压区间的示意图。
图2A绘示依照一实施例的放大器的电路图。
图2B绘示依照一实施例的放大器的操作电压区间的示意图。
图3A绘示依照另一实施例的放大器的电路图。
图3B绘示依照另一实施例的放大器的操作电压区间的示意图。
【主要组件符号说明】
10：轨对轨放大器
12、14、120、220：电流源
16、110、210：输出级电路
100、200：放大器
130、240：PMOS输入对
140、230：NMOS输入对
150、250：电流转换电路
【具体实施方式】
本揭露所提出的放大器，在操作时利用电流转换电路将电流源在PMOS输入对与NMOS输入对之间进行转换，以达成与单一输入对放大器相同的电流消耗，故可同时兼具全区间输入电压可操作及低功率消耗的优点。
请参照图2A与图2B，图2A绘示依照一实施例的放大器的电路图，图2B绘示依照一实施例的放大器的操作电压区间的示意图。于图2A中，放大器100实质上为一轨对轨放大器，其包括一输出级电路110、一电流源120、一PMOS输入对130、一NMOS输入对140以及一电流转换电路150。输出级电路110电性连接至一供应电压(supply voltage)VSS及一地电压GND。电流源120具有一节点O1以提供一电流。PMOS输入对130实质上由PMOS晶体管P01及P02所组成，其耦接至节点O1，并通过输出级电路110电性连接至地电压GND。PMOS输入对130受控于一输入电压Vi。
NMOS输入对140实质上由NMOS晶体管N01及N02所组成，其其通过输出级电路110电性连接至供应电压VSS并受控于输入电压Vi。电流转换电路150耦接至节点O1及NMOS输入对140。电流转换电路150包括一第一NMOS晶体管N1、一第二NMOS晶体管N2以及一第一PMOS晶体管P1。第一NMOS晶体管N1的第一端耦接至NMOS输入对140，第一NMOS晶体管N1的第二端耦接至地电压GND。
第二NMOS晶体管N2的第一端耦接至第一NMOS晶体管N1的控制端，第二NMOS晶体管N2的第二端耦接至地电压GND，第二NMOS晶体管N2的控制端耦接至第一NMOS晶体管N1的控制端。第一PMOS晶体管P1的第一端耦接至节点O1，第一PMOS晶体管P1的第二端耦接至第二NMOS晶体管N2的第一端，第一PMOS晶体管P1的控制端接收一控制电压V1，控制电压V1相关于输入电压Vi及第一PMOS晶体管P1的临界电压。
当输入电压Vi小于一特定值SV时，PMOS晶体管P01及P02导通，亦即PMOS输入对130导通；同时，NMOS输入对140及电流转换电路150截止，使得电流源120提供的电流经由节点O1流入导通的PMOS输入对130，再送至输出级电路110以供进行操作。其中，特定值SV约为控制电压V1与第一PMOS晶体管P1的临界电压的和扣掉输入电压Vi与节点O1的电压差。
当输入电压Vi上升时，节点O1的电压也会上升。当输入电压Vi大于等于特定值SV时，NMOS晶体管N01及N02导通，亦即NMOS输入对140导通；同时，PMOS输入对130截止。此时，电流转换电路150导通，第一PMOS晶体管P1导通，藉由第一NMOS晶体管N1与第二NMOS晶体管N2所组成的电流镜，将电流源120的电流经由节点O1及电流转换电路150流入NMOS输入对140，再送至输出级电路110以供进行操作。
如此一来，即可让NMOS输入对140可以操作在PMOS输入对130无法导通的输入电压区间，达到全区间输入电压可操作的优点，且更进一步地可利用控制电压V1以决定NMOS输入对140导通的输入电压区间。此外，观察图2B可以得知，无论对应于任何输入电压，只有PMOS输入对130与NMOS输入对140其中的一输入对会导通，故可达到节省电流的目的，且因为移除NMOS输入对140对应的尾端电流源，所以操作电流与单一输入对放大器相同。
请参照图3A与图3B，图3A绘示依照另一实施例的放大器的电路图，图3B绘示依照另一实施例的放大器的操作电压区间的示意图。于图3A中，放大器200实质上为一轨对轨放大器，其包括一输出级电路210、一电流源220、一NMOS输入对230、一PMOS输入对240以及一电流转换电路250。输出级电路210电性连接至供应电压VSS及地电压GND。电流源220具有一节点O2以提供一电流。NMOS输入对230实质上由NMOS晶体管N01及N02所组成，其耦接至节点O2，并通过输出级电路210电性连接至供应电压VSS。NMOS输入对230受控于一输入电压Vi。
PMOS输入对240实质上由PMOS晶体管PO1及P02所组成，其通过输出级电路210电性连接至地电压GNS并受控于输入电压Vi。电流转换电路250耦接至节点O2及PMOS输入对240。电流转换电路250包括一第一PMOS晶体管P1、一第二PMOS晶体管P2以及一第一NMOS晶体管N1。第一PMOS晶体管P1的第一端耦接至PMOS输入对240，第一PMOS晶体管P1的第二端耦接至供应电压VSS。
第二PMOS晶体管P2的第一端耦接至第一PMOS晶体管P1的控制端，第二PMOS晶体管P2的第二端耦接至供应电压VSS，第二PMOS晶体管P2的控制端耦接至第一PMOS晶体管P1的控制端。第一NMOS晶体管N1的第一端耦接至节点O2，第一NMOS晶体管N1的第二端耦接至第二PMOS晶体管P2的第一端，第一NMOS晶体管N1的控制端接收一控制电压V2，控制电压V2相关于输入电压Vi及第一NMOS晶体管N1的临界电压。
当输入电压Vi大于一特定值SV时，NMOS晶体管N01及N02导通，亦即NMOS输入对230导通；同时，PMOS输入对240及电流转换电路250截止，使得电流源220提供的电流经由节点O2流入导通的NMOS输入对230，再送至输出级电路210以供进行操作。其中，特定值SV约为控制电压V2与第一NMOS晶体管N1的临界电压的差加上输入电压Vi与节点O2的电压差。
当输入电压Vi下降时，节点O2的电压也会下降。当输入电压Vi小于等于特定值SV时，PMOS晶体管P01及P02导通，亦即PMOS输入对240导通；同时，NMOS输入对230截止。此时，电流转换电路250导通，第一NMOS晶体管N1导通，藉由第一PMOS晶体管P1与第二PMOS晶体管P2所组成的电流镜，将电流源220的电流经由节点O2及电流转换电路250流入PMOS输入对240，再送至输出级电路210以供进行操作。
如此一来，即可让PMOS输入对240可以操作在NMOS输入对230无法导通的输入电压区间，达到全区间输入电压可操作的优点，且更进一步地可利用控制电压V2以决定PMOS输入对240导通的输入电压区间。此外，观察图3B可以得知，无论对应于任何输入电压，只有NMOS输入对230与PMOS输入对240其中的一输入对会导通，故可达到节省电流的目的，且因为移除PMOS输入对240对应的尾端电流源，所以操作电流与单一输入对放大器相同。
本揭露上述实施例所揭露的放大器，利用电流转换电路取代传统的尾端电流源，故可在操作时将电流源在PMOS输入对与NMOS输入对之间进行转换，以达成与单一输入对放大器相同的电流消耗，故可同时兼具全区间输入电压可操作及低功率消耗的优点。
综上所述，虽然本发明已以多个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (2)

1.一种放大器，包括：
一输出级电路，电性连接至一供应电压及一地电压；
一电流源，具有一节点以提供一电流；
一PMOS输入对，耦接至该节点及该地电压，并受控于一输入电压；
一NMOS输入对，耦接至该供应电压并受控于该输入电压；以及
一电流转换电路，耦接至该节点及该NMOS输入对；
其中，当该输入电压小于一特定值时，该PMOS输入对导通，该NMOS输入对及该电流转换电路截止，使得该电流经由该节点流入该PMOS输入对，当该输入电压大于等于该特定值时，该PMOS输入对截止，该NMOS输入对及该电流转换电路导通，使得该电流经由该节点及该电流转换电路流入该NMOS输入对；
其中，该电流转换电路包括：
一第一NMOS晶体管，该第一NMOS晶体管的第一端耦接至该NMOS输入对，该第一NMOS晶体管的第二端耦接至该地电压；
一第二NMOS晶体管，该第二NMOS晶体管的第一端耦接至该第一NMOS晶体管的控制端，该第二NMOS晶体管的第二端耦接至该地电压，该第二NMOS晶体管的控制端耦接至该第一NMOS晶体管的控制端；
一第一PMOS晶体管，该第一PMOS晶体管的第一端耦接至该节点，该第一PMOS晶体管的第二端耦接至该第二NMOS晶体管的第一端，该第一PMOS晶体管的控制端接收一控制电压；以及
其中该特定值是该控制电压和该第一PMOS晶体管的临界电压之和減去该输入电压和该节点的电压差。
2.一种放大器，包括：
一输出级电路，电性连接至一供应电压及一地电压；
一电流源，具有一节点以提供一电流；
一NMOS输入对，耦接至该节点及该供应电压，并受控于一输入电压；
一PMOS输入对，耦接至该地电压并受控于该输入电压；以及
一电流转换电路，耦接至该节点及该PMOS输入对；
其中，当该输入电压大于一特定值时，该NMOS输入对导通，该PMOS输入对及该电流转换电路截止，使得该电流经由该节点流入该NMOS输入对，当该输入电压小于等于该特定值时，该NMOS输入对截止，该PMOS输入对及该电流转换电路导通，使得该电流经由该节点及该电流转换电路流入该PMOS输入对；
其中，该电流转换电路包括：
一第一PMOS晶体管，该第一PMOS晶体管的第一端耦接至该PMOS输入对，该第一PMOS晶体管的第二端耦接至该供应电压；
一第二PMOS晶体管，该第二PMOS晶体管的第一端耦接至该第一PMOS晶体管的控制端，该第二PMOS晶体管的第二端耦接至该供应电压，该第二PMOS晶体管的控制端耦接至该第一PMOS晶体管的控制端；
一第一NMOS晶体管，该第一NMOS晶体管的第一端耦接至该节点，该第一NMOS晶体管的第二端耦接至该第二PMOS晶体管的第一端，该第一NMOS晶体管的控制端接收一控制电压；以及
其中该特定值是该控制电压和该第一NMOS晶体管的临界电压之差加上该输入电压和该节点的电压差。
CN201110152082.8A 2011-01-26 2011-05-27 放大器 Active CN102624342B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161436322P 2011-01-26 2011-01-26
US61/436,322 2011-01-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102624342A CN102624342A (zh) 2012-08-01
CN102624342B true CN102624342B (zh) 2015-05-27

Family

ID=46564049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110152082.8A Active CN102624342B (zh) 2011-01-26 2011-05-27 放大器

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN102624342B (zh)
TW (1) TWI459715B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5311145A (en) * 1993-03-25 1994-05-10 North American Philips Corporation Combination driver-summing circuit for rail-to-rail differential amplifier
CN101674057A (zh) * 2008-09-09 2010-03-17 联咏科技股份有限公司 可降低耗电量的轨对轨运算放大器
CN101777316A (zh) * 2009-01-08 2010-07-14 奇景光电股份有限公司 具有高驱动能力的输出缓冲器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5311145A (en) * 1993-03-25 1994-05-10 North American Philips Corporation Combination driver-summing circuit for rail-to-rail differential amplifier
CN101674057A (zh) * 2008-09-09 2010-03-17 联咏科技股份有限公司 可降低耗电量的轨对轨运算放大器
CN101777316A (zh) * 2009-01-08 2010-07-14 奇景光电股份有限公司 具有高驱动能力的输出缓冲器

Also Published As

Publication number Publication date
CN102624342A (zh) 2012-08-01
TW201233052A (en) 2012-08-01
TWI459715B (zh) 2014-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101873129B (zh) 使用交叉耦合级联晶体管的电平移位
CN103856205B (zh) 电平转换电路、用于驱动高压器件的驱动电路以及相应的方法
CN104133515B (zh) Pmos管衬底选择电路
CN102208898B (zh) 差动放大电路
CN104808732B (zh) 稳压器
TWI575874B (zh) 低電壓差分訊號驅動電路
CN102207743A (zh) 内部电源电压生成电路
CN104158516B (zh) 电压比较器
CN204089754U (zh) 一种小面积低功耗高速电流比较器
CN105024658A (zh) 一种差分对管的保护电路
CN102420594A (zh) 一种比较器
CN104767518A (zh) 基于cmos的衬底转换电路
JP5389762B2 (ja) レベルシフト回路
CN107040250A (zh) 一种电压模式驱动电路
CN106712765B (zh) 一种基于cmos工艺的pecl发送器接口电路
CN102624342B (zh) 放大器
CN103457554A (zh) 轨到轨运算放大器
CN104247267A (zh) 输出驱动器电路
CN202735882U (zh) 多档位恒定电流源电路
CN102571069B (zh) 一种单电源正负逻辑转换电路
CN105938379A (zh) 基准电压电路
CN104333337A (zh) Ab类运算放大器的静态电流控制电路
CN101944903B (zh) Cmos输入缓冲电路
CN205039798U (zh) 兼容pecl/ttl/cmos电平的输出电路
CN103186361A (zh) Cmos随机数发生器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant