CN111917389A - 一种差动输入电平转换器 - Google Patents

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金壽眞
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    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
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Abstract

本发明提出了一种差动输入电平转换器，包括放大器，所述放大器的第一输出端上连接有第一PMOS管和第二PMOS管，所述第二输出端上连接有第一NMOS管和第二NMOS管，所述放大器的第一输出端上输出第一驱动信号，用于驱动第一PMOS管和第二PMOS管；所述放大器的第二输出端上输出第二驱动信号，用于驱动第一NMOS管和第二NMOS管，只需要两个电阻之间的匹配，在制造IC芯片时，可以降低IC芯片的面积，而且，简化修整作业。

Description

一种差动输入电平转换器
技术领域
本发明涉及差动控制器领域，尤其涉及差动输入电平转换器。
背景技术
各种电流控制系统在高电压或者阴级电压电平上通过感测电阻感应输入信号，并传递到ADC或者误差放大器等电路上，此时，需要精确感应感测电阻两端的电压差，将共同模式电平转换成自己所需要的电平。尤其是，开关通过高电压驱动电感负载时，感测电阻两端电压的共同模式电平具有从高电压到阴极电压的大的浮动范围，因此，需要可以接受这种范围的差动输入电平转换器。
现有技术中，如图1所示的差动输入电平转换器，由放大器(105)及4个电阻(120,125,130,135)组成。在差动输入电平转换器(100)上施加标准电压(150)，而在第一输入端子(110)及第二输入端子(115)上分别施加第一输入电压及第二输入电压，驱动差动输入转换器(100)。差动输入电平转换器(100)的功率在输出端子(145)上得到感应。不管施加于第一输入端子(110)的第一输入电压和施加于第二输入端子(115)的第二输入电压的符号为正(+)还是负(-)，差动输入电平转换器(100)都是会驱动，因此，可以使用大范围的输入电压。
但是，差动输入电压转换器(100)需要多个电阻，因此，利用差动输入电平转换器(100)制造IC芯片时，很难实现IC芯片的小型化。此外，在差动输入电平转换器(100)使用多个电阻，因此，需要完成繁琐的修整作业。
又如图2中所示的差动输入电平转换器，由放大器1(205)、放大器2(210)、两个电阻(225,230)及两个拉电流组成(245,250)。如图2所示，在差动输入电平转换器(200)上施加标准电压(260)，而在第一输入端子(215)及第二输入端子(220)上分别施加第一输入信号及第二输入信号，驱动差动输入电平转换器(200)。差动输入电平转换器(200)的功率在输出端子(255)上得到感应。差动输入电平转换器(200)只有在施加于第一输入端子(215)的第一输入电压和施加于第二输入端子(220)的第二输入电压的符号为正(+)的时候才会驱动。由于2个拉电流(245，250)的电流方向为接地方向，因此，第一输入电压及第二输入电压的符号为负(-)时，电路无法驱动。因此，无法使用包括正(+)和负(-)的大范围输入电压。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种差动输入电平转换器，包括放大器，所述放大器的第一输出端上连接有第一PMOS管和第二PMOS管，所述第二输出端上连接有第一NMOS管和第二NMOS管，
所述放大器的第一输出端上输出第一驱动信号，用于驱动第一PMOS管和第二PMOS管；
所述放大器的第二输出端上输出第二驱动信号，用于驱动第一NMOS管和第二NMOS管；
所述放大器的同向输入端上连接标准电压，反向输入端上连接有第一输入端子，所述第一输入端子连接第一输入电压，所述第一POMS管和第二PMOS管上连接有电源；所述第二PMOS管和第二NMOS管之间连接有第二输入端子，所述第二输入端子上连接有第二输入电压；
所述第一PMOS管上连接有第二输出端子，所述第二PMOS管上连接有第一输出端子；
所述第一输入端子上连接有第一电阻，所述第二输入端子上连接有第二电阻。
优选的，所述第一驱动信号包括用于驱动第一PMOS管的第一拉电流和用于驱动第二PMOS管的第二拉电流。
优选的，所述第二驱动信号包括用于驱动第一NMOS管的第一灌电流和用于驱动第二NMOS管的第二灌电流。
优选的，所述第一灌电流等于所述第一拉电流，所述第二灌电流等于所述第二拉电流。
优选的，所述放大器的第一输出端与所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的栅极连接，所述放大器的第二输出端与所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的栅极连接。
优选的，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的漏极端子与所述电源连接，所述第一PMOS管的源极端子与所述第一NMOS管的漏极端子连接，所述第二PMOS管的源极端子与所述第二NMOS管的漏极端子连接，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的源极端子接地。
本发明提出的差动输入电平转换器有以下有益效果：只需要两个电阻之间的匹配，在制造IC芯片时，可以降低IC芯片的面积，而且，简化修整作业。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为现有技术中差动输入电平转换器的电路示意图；
图2为现有技术中差动输入电平转换器的电路示意图；
图3为本发明的差动输入电平转换器的电路示意图；
图4为本发明的差动输入电平转换器电流流向示意图；
其中，305、放大器；306、同向输入端；307、反向输入端；308、第一输出端；309、第二输出端；310、第一输入端子；315、第二输入端子；320、第一电阻；325、第二电阻；330、第一拉电流；335、第二拉电流；340、第一灌电流；345、第二灌电流；350、第一输出端子；355、第二输出端子；360、标准电压；365第一节点、370、第二节点；375、电源；380、接地；410、第一PMOS管；420、第二PMOS管；430、第一NMOS管；440、第二NMOS管；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图3所示，本发明提出了一种差动输入电平转换器，包括放大器305，所述放大器305的第一输出端308上连接有第一PMOS管410和第二PMOS管420，所述第二输出端309上连接有第一NMOS管430和第二NMOS管440，
所述放大器305的第一输出端308上输出第一驱动信号，用于驱动第一PMOS管410和第二PMOS管420；具体的说：所述第一驱动信号包括用于驱动第一PMOS管410的第一拉电流330和用于驱动第二PMOS管420的第二拉电流335，所述放大器305的第二输出端309上输出第二驱动信号，用于驱动第一NMOS管430和第二NMOS管440，所述第二驱动信号包括用于驱动第一NMOS管430的第一灌电流340和用于驱动第二NMOS管440的第二灌电流345，所述第一灌电流340等于所述第一拉电流330，所述第二灌电流345等于所述第二拉电流335。
所述放大器305的同向输入端306上连接标准电压360，反向输入端307上连接有第一输入端子310，所述第一输入端子310连接第一输入电压，所述第一POMS管和第二PMOS管420上连接有电源；所述第二PMOS管420和第二NMOS管440之间连接有第二输入端子315，所述第二输入端子315上连接有第二输入电压；在同相输入端子上可以施加标准电压360，而放大器305理想的情况下，则适用虚拟短路原理，因此，反相输入端子307的电位也会成为标准电压360。第一输出端308子可以输出第一驱动信号，而第二输出端309子可以输出第二驱动信号。
所述第一PMOS管410上连接有第二输出端309子，所述第二PMOS管420上连接有第一输出端308子；所述第一输入端子310上连接有第一电阻320，所述第二输入端子315上连接有第二电阻325，上文中，为便于说明，在第一输入端子310与第一PMOS管410之间的相交位置成为第一节点，第二PMOS管420的输出端设一第二节点。
其中，所述放大器305的第一输出端308与所述第一PMOS管410及所述第二PMOS管420的栅极连接，所述放大器305的第二输出端309与所述第一NMOS管430及所述第二NMOS管440的栅极连接。所述第一PMOS管410及所述第二PMOS管420的漏极端子与所述电源连接，所述第一PMOS管410的源极端子与所述第一NMOS管430的漏极端子连接，所述第二PMOS管420的源极端子与所述第二NMOS管440的漏极端子连接，所述第一NMOS管430及所述第二NMOS管440的源极端子接地。第一PMOS管410与第二PMOS管420的规格保持一致，第一NMOS管430的第二NMOS管440的规格保持一致，第一电阻320和第二电阻325的电阻值保持一致。各晶体管的规格表示各晶体管的电规格、配置等，这些可以包括元件的大小、输入电阻、漏极电流、电源的电压等不同的概念。在这种条件下，第一PMOS管410拉电流值和第一NMOS管430的灌电流值保持一致，第二PMOS管420的拉电流值和第二NMOS晶体管440的灌电流值保持一致。
在差动输入电平转换器上施加标准电压360，而在第一输入端子310及第二输入端子315上分别施加第一输入电压及第二输入电压，驱动差动输入电平转换器。在差动输入电平转换器上被放大的功率可以在第一输出节点上得到感应。第二输出端子355输出与标准电压360相同的电位。
相比使用多个电阻的图1所示的差动输入电平转换器，本实施例的的差动输入电平转换器只需要两个电阻之间的匹配，因此，采用差动输入电平转换器制造IC芯片时，可以降低IC芯片的面积，而且，简化修整作业。
如图2所示，所述差动输入电平转换器只有在施加于第一输入端子上的第一输入电压和施加于第二输入端子上的第二输入电压的符号为正(+)时才能驱动，相反，本实施例的的差动输入电平转换器不管施加于第一输入端子310的第一输入电压和施加于第二输入端子315上的第二输入电压的符号为正(+)还是负(-)，差动输入电平转换器都会驱动，因此，可以使用大范围的输入电压。
对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种差动输入电平转换器，其特征在于，包括放大器，所述放大器的第一输出端上连接有第一PMOS管和第二PMOS管，所述第二输出端上连接有第一NMOS管和第二NMOS管，
所述放大器的第一输出端上输出第一驱动信号，用于驱动第一PMOS管和第二PMOS管；
所述放大器的第二输出端上输出第二驱动信号，用于驱动第一NMOS管和第二NMOS管；
所述放大器的同向输入端上连接标准电压，反向输入端上连接有第一输入端子，所述第一输入端子连接第一输入电压，所述第一POMS管和第二PMOS管上连接有电源；所述第二PMOS管和第二NMOS管之间连接有第二输入端子，所述第二输入端子上连接有第二输入电压；
所述第一PMOS管上连接有第二输出端子，所述第二PMOS管上连接有第一输出端子；
所述第一输入端子上连接有第一电阻，所述第二输入端子上连接有第二电阻。
2.根据权利要求1所述的差动输入电平转换器，其特征在于，所述第一驱动信号包括用于驱动第一PMOS管的第一拉电流和用于驱动第二PMOS管的第二拉电流。
3.根据权利要求2所述的差动输入电平转换器，其特征在于，所述第二驱动信号包括用于驱动第一NMOS管的第一灌电流和用于驱动第二NMOS管的第二灌电流。
4.根据权利要求3所述的差动输入电平转换器，其特征在于，所述第一灌电流等于所述第一拉电流，所述第二灌电流等于所述第二拉电流。
5.根据权利要求1所述的差动输入电平转换器，其特征在于，所述放大器的第一输出端与所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的栅极连接，所述放大器的第二输出端与所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的栅极连接。
6.根据权利要求1所述的差动输入电平转换器，其特征在于，所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的漏极端子与所述电源连接，所述第一PMOS管的源极端子与所述第一NMOS管的漏极端子连接，所述第二PMOS管的源极端子与所述第二NMOS管的漏极端子连接，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管的源极端子接地。
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