CN109660216A - 放大器输出信号钳位电压发生电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体领域，本发明是要解决如何简化现有的放大器钳位电路的问题，提出一种放大器输出信号钳位电压发生电路，包括：第一电阻、放大器、反馈电路及电压输出电路，所述放大器的输出端分别与反馈电路和电压输出电路连接，放大器的输入端的负极与第一电阻的一端连接，放大器的输入端的正极与参考电压输入端连接，所述第一电阻的另一端接地。通过电路外部第一电阻的直接控制，即可对电压输出电路的钳位电压进行控制，从而产生需要的钳位电压的范围，使本来复杂的钳位电路得以明显的简化，适用于放大器输出信号的钳位控制。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体来说涉及一种钳位电压发生电路。
背景技术
放大器在模拟半导体集成电路设计是一个普遍的基础。做好放大器是设计模拟半导体集成电路的基本条件。由于放大器芯片是工作在整体的PCB系统上的，有可能前面芯片是输出电压范围超过了后级芯片能够接收的输入电压范围，特别是现在很多芯片都使用低电压，在较小尺寸的条件下，很容易发生过压。对于由高电压工艺制作的芯片，就需要考虑输出的电压范围，因此需要对放大器的输入信号进行钳位。
现有的放大器钳位电路一般是通过控制放大器的内部电路来对输入信号进行钳位，主要是控制输出晶体管的工作状态，即使用逻辑控制信号上拉或下拉输出晶体管来实现，但是，由于这种方式需要具有复杂的数字逻辑控制或DAC系统，对于电路的设计及使用带来很大的不便。
发明内容
本发明的目的是要解决如何简化现有的放大器钳位电路的问题，提出一种放大器输出信号钳位电压发生电路。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：放大器输出信号钳位电压发生电路，包括：第一电阻、放大器、反馈电路及电压输出电路，所述放大器的输出端分别与反馈电路和电压输出电路连接，放大器的输入端的负极与第一电阻的一端连接，放大器的输入端的正极与参考电压输入端连接，所述第一电阻的另一端接地。
进一步的，为平衡外部电阻，还包括第二电阻，所述第一电阻与第二电阻串联后与放大器输入端的负极连接。
进一步的，为节约成本，所述反馈电路包括：第一晶体管，所述放大器的输出端与第一晶体管的栅极连接，所述第一晶体管的源极分别与放大器的输入端的负极和第一电阻的一端连接。
进一步的，为节约成本，所述电压输出电路包括：第二晶体管、第三晶体管、第三电阻和第四电阻，所述第二晶体管的栅极与第三晶体管的栅极分别与放大器的输出端连接，所述第二晶体管的源极与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端接地，所述第三晶体管的源极与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端接地，所述第三电阻的一端与第四电阻的一端为钳位电压输出端。
进一步的，为产生不同大小的电压，所述第二晶体管与第三晶体管的大小不同，所述第三电阻与第四电阻的大小不同。
进一步的，为提高电路的抗干扰性，所述参考电压为1.2V。
进一步的，为对电压变化有效转换为电流变化，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均PMOS晶体管。
本发明的有益效果是：本发明所述的放大器输出信号钳位电压发生电路，通过电路外部第一电阻的直接控制，即可对电压输出电路的钳位电压进行控制，从而产生需要的钳位电压的范围，使本来复杂的钳位电路得以明显的简化。
附图说明
图1为本发明实施例所述的放大器输出信号钳位电压发生电路示意图；
图2为本发明实施例所述的第一电阻与钳位电压的函数关系示意图；
附图标记说明：
VERF-参考电压；OP-放大器；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；M1-第一晶体管；M2-第二晶体管；M3-第三晶体管；I1-第一电流；I2-第二电流；I3-第三电流；V1-第一电压；V2-第二电压；VDD-电源电压。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
本发明所述的放大器输出信号钳位电压发生电路，包括：第一电阻、放大器、反馈电路及电压输出电路，所述放大器的输出端分别与反馈电路和电压输出电路连接，放大器的输入端的负极与第一电阻的一端连接，放大器的输入端的正极与参考电压输入端连接，所述第一电阻的另一端接地。
当第一电阻的大小发生变化时，第一电阻的电压会产生相应的变化，输入至放大器的输入电压也会相应的进行变化，因此，放大器的输出电压也会产生相应的变化，放大器输出电压的变化会使反馈电路的输出电流相应的变化，反馈电路的输出电流相应的变化又会使第一电阻的电压产生相应的变化，经过连续的反馈过程，最终，放大器的输出电压会确定在一个与第一电阻的阻值对应的电压值上，电压输出电路输出与第一电阻的阻值相关的钳位电压，需要对钳位电压的范围进行调整时，对第一电阻的阻值相应的调整即可。
实施例
本发明实施例所述的放大器输出信号钳位电压发生电路，如图1所示，包括：第一电阻R1、放大器OP、反馈电路及电压输出电路，所述放大器的输出端分别与反馈电路和电压输出电路连接，放大器OP的输入端的负极与第一电阻R1的一端连接，放大器OP的输入端的负极与参考电压VERF输入端连接，所述第一电阻R1的另一端接地。
其中，参考电压来自芯片的电压基准模块，可以为1.2V，具有比较稳定抗电压波动干扰性。
可选的，如图1所示，本实施例所述的放大器输出信号钳位电压发生电路还包括第二电阻R2，所述第一电阻R1与第二电阻R2串联后与放大器OP输入端的负极连接。
第一电阻R1可以是设置于芯片外部的电阻，第二电阻R2可以是设置于芯片内部的电阻，第二电阻R2用于平衡外部电阻，第一电阻R1和第二电阻R2串联在同一支路上，来确保第一晶体管M1有合适的偏置电流，从而使第一晶体管你M1产生合适的偏置电压。
可选的，如图1所示，本实施例所述的反馈电路包括：第一晶体管M1，所述放大器OP的输出端与第一晶体管M1的栅极连接，所述第一晶体管M1的源极分别与放大器OP的输入端的负极和第一电阻R1的一端连接。
可选的，如图1所示，本实施例所述的电压输出电路包括：第二晶体管M2、第三晶体管M3、第三电阻R3和第四电阻R4，所述第二晶体管M2的栅极与第三晶体管M3的栅极分别与放大器OP的输出端连接，所述第二晶体管M2的源极与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接地，所述第三晶体管M3的源极与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接地，所述第三电阻R3的一端与第四电阻R4的一端为钳位电压输出端。
其中，晶体管可以为场效应晶体管，噪声小，可选的，本实施例中的第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均PMOS晶体管，实现对输入电压的变化有效的转化为输出电流的变化。
本实施例的原理是：在实际的应用中，首先的是在芯片的外部选择性的放置不同大小的第一电阻R1来确定最后钳位电压的大小，在应用中比较小的第一电阻R1会产生比较小的钳位电压差，比较大的第一电阻R1会产生比较大的钳位电压差。第一电阻R1和钳位电压的关系如图2所示，由于电阻和电压的非线性关系，所以钳位电压的曲线不是线性上升的关系，而是一种类似对数函数的关系。由于电源电压VDD是确定的大小，所以钳位电压的范围会在接近电源电压VDD的时候上升开始平缓，最终无限接近电源电压VDD，同理，向下的V2电压也会开始平缓，并接近地电位。
当第一电阻R1的大小发生变化时，第一电阻R1的电压会产生相应的变化，输入至放大器OP的输入电压也会相应的进行变化，因此，放大器OP的输出电压也会产生相应的变化，放大器输出电压的变化会使第一晶体管M1的输出电流相应的变化，第一晶体管M1的输出电流相应的变化又会使第一电阻R1的电压产生相应的变化，经过连续的反馈过程，最终，放大器的输出电压会确定在一个与第一电阻R1的阻值对应的电压值上，由于经过CMOS晶体管进行电流到电压的转化过程，所以这样电阻到电压对应关系并不是一个线性关系，是一种类似对数函数的关系。
最终当放大器OP产生了一个有关第一电阻R1电阻值大小的电压信号的时候，这个电压值除了输入至第一晶体管M1，也同时输入至第二晶体管M2和第三晶体管M3，第二晶体管M2和第三晶体管M3也接收了与第一电阻R1大小相关的电压值。第二晶体管M2和第三晶体管M3产生各自的第二电流I2和第三电流I3，第二电流I2和第三电流I3也分别是和第一电阻R1的电阻值大小相关的电流信号，由于要产生不同的电压大小，第二电流I2和第三电流I3的电流大小并不是一致的，并且由于要产生不同方向的电阻对应电压，第三电阻R3和第四电阻R4的阻值也是不同的，从而产生不同电压值的第一电压V1和第二电压V2。需要注意的是，为了确保输出电压值的中心点VMID是1/2的电源电压VDD，需要合理的选择第二晶体管M2和第三晶体管M3，以及第三电阻R3和第四电阻R4的阻值。此外，为保证钳位电压的正确，在选择时，还需保证第一电压V1和第二电压V2曲线的对称性。
Claims (7)
1.放大器输出信号钳位电压发生电路，其特征在于，包括：第一电阻、放大器、反馈电路及电压输出电路，所述放大器的输出端分别与反馈电路和电压输出电路连接，放大器的输入端的负极与第一电阻的一端连接，放大器的输入端的正极与参考电压输入端连接，所述第一电阻的另一端接地。
2.如权利要求1所述的放大器输出信号钳位电压发生电路，其特征在于，还包括第二电阻，所述第一电阻与第二电阻串联后与放大器输入端的负极连接。
3.如权利要求1所述的放大器输出信号钳位电压发生电路，其特征在于，所述反馈电路包括：第一晶体管，所述放大器的输出端与第一晶体管的栅极连接，所述第一晶体管的源极分别与放大器的输入端的负极和第一电阻的一端连接。
4.如权利要求1所述的放大器输出信号钳位电压发生电路，其特征在于，所述电压输出电路包括：第二晶体管、第三晶体管、第三电阻和第四电阻，所述第二晶体管的栅极与第三晶体管的栅极分别与放大器的输出端连接，所述第二晶体管的源极与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端接地，所述第三晶体管的源极与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端接地，所述第三电阻的一端与第四电阻的一端为钳位电压输出端。
5.如权利要求4所述的放大器输出信号钳位电压发生电路，其特征在于，所述第二晶体管与第三晶体管的大小不同，所述第三电阻与第四电阻的大小不同。
6.如权利要求1所述的放大器输出信号钳位电压发生电路，其特征在于，所述参考电压为1.2V。
7.如权利要求1至6任一项所述的放大器输出信号钳位电压发生电路，其特征在于，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管均PMOS晶体管。
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