CN1122533A - 低电源电压输出驱动器 - Google Patents

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Abstract

用于驱动外部阻抗负载的输出驱动器包括输出级和阻抗元件。输出级的输入信号被控制以提供驱动外部阻抗负载的输出信号。输出级包括与电流发生器及电流复制器耦合的输入控制器。电压基准源确定电流发生器的静态输出电流。阻抗元件包括将双极性电压源耦合至输出级的电流调节电阻。对于高阻抗，该输出驱动器用作简单的电压跟随器。对于低阻抗，该输出驱动器用作单端推挽电路，并在低电压源的条件下提供失真小的输出信号。

Description

低电源电压输出驱动器
本发明通常涉及电子电路，特别涉及输出驱动器电路。
用作输出驱动器的单端推挽放大器为本领域所熟知。这些推挽放大器利用了两相输入信号的正负相位，因而使该两相输入信号产生的可用输入功率的利用率达到最大。这种推挽放大器一般驱动具有不定阻抗的负载，因此具有低的输出阻抗，可使负载阻抗对其电压增益的影响减至最小。
然而，现有的推挽放大器在低电源电压供电时不能给负载提供稳定且失真小的驱动。使用低电源电压可降低电子电路中的电流耗散，因而在设计便携式电子设备的电子电路时，通常考虑使用低电源电压。推挽放大器的性能，例如电流耗散和输出阻抗等，使用户可以有效地应用推挽放大器。
所以，这些问题限制了推挽放大器作为输出驱动器在电子电路中的应用，尤其是在依赖电池供电的便携式电子设备的电子电路中的应用。此外，这样一种电子电路在驱动具有不定阻抗的负载时还需要稳定且失真小的输出驱动。
因此，存在这样一种需要：输出驱动器工作于低电源电压以降低其电流耗散。当这样一个输出驱动器有效且高效地工作于低电源电压时，会提出这种需要。尤其是需要来自用作输出驱动器的低电源电压单端推挽放大器的、稳定且失真小的输出驱动。
为了以一种形式实现本发明的目的，本发明提供了一个驱动外部阻抗负载的输出驱动器。该输出驱动器包括一个控制输入信号来驱动外部阻抗负载的输出级以及一个将电压电源连接到输出级的阻抗元件。
图1是根据本发明所述的输出驱动器的功能框图。
图2是根据本发明所述的输出驱动器的优选实施例的电路原理图。
图3是根据本发明所述的输出驱动器的另一个实施例的电路原理图。
根据本发明所述，输出驱动器100的框图示于图1。输出驱动器100包括输出级110和阻抗元件120。输出驱动器100由电压电源130供电，该电压电源通过阻抗元件120耦合至输出级110。
输出级110包括与电流发生器114及电流复制器(replicator)116相连的输入控制器112。输入控制器112控制来自输入信号源的输入信号。输入控制器112的输出信号从输入信号中产生，它驱动外部阻抗负载160。图1还示出了一个基准电压源150，它与电流发生器114耦接，并决定电流发生器114的静态输出电流的大小。
实现输出驱动器100需要许多电子元件，如三极管和电阻。图2示出了一个根据本发明所述的优选实施例。阻抗元件120包括一个电流调节电阻230，该电阻与输出级110相连。在输出级110内，输入控制器112包括一个控制三极管210。控制三极管210与电流发生器114相连，该电流发生器包括一个控制电阻220和一个电流发生三极管222。控制三极管210还与电流复制器116耦接，该电流复制器包括一个镜像三极管224和一个电流吸收(sinking)三极管226。如本领域中所熟知，镜像三极管224在其集电极提供一个复制的电流输出，它取决于镜像三极管224及电流吸引三极管226之间的发射区面积比。
在不同外部负载的情况下，输出驱动器100将工作以给外部阻抗负载160提供输出信号。对外部高阻抗负载来说，电流发生器114和电流复制器116用作典型的恒流源，它为外部高阻抗负载供应恒定的静态输出电流。但是，对外部低阻抗负载来说，控制三极管210的集电极和发射极电流将改变。这种电流的改变也将导致电流调节电阻上电压的改变。因此，电流调节电阻230影响电流发生三极管222的静态输出电流的大小，电流发生三极管再对电流复制器116的电流供应进行调节。
图3示出了根据本发明所述的输出驱动器100的另一个实施例。在图3中，包括信号放大器200和基准电压源150的多个电路与输出驱动器100耦接。信号放大器200包括一个放大三极管250、一个输入耦合电阻252、一个发射极电阻254以及一个电流源280，电流源280包括两个三极管244、246和一个电流源偏置电阻242。输入信号通过输入耦合电阻252与放大三极管250的基极相耦合。该输入信号可以是单相信号或是两相信号。象由调频射频载波信号下变频所得到的中频信号这样的两相信号，一般包括一个正相信号和一个负相信号。基准电压源150包括一个缓冲三极管260和一个发射极偏置电阻262。电压基准输入耦合至缓冲三极管260的基极，缓冲三极管260为电流源280和电流发生器114提供偏置轨(rail)。该实施例30可以包括在如集成电路之中，从而使输出驱动器100以及信号放大器和基准电压源150都可制作在一块硅片上。
现有的单端推挽输出驱动器一般以4至10伏之间的电压工作。但是，现有的单端推挽输出驱动器在低电压供电时不能提供失真小的输出信号。因此，电流调节电阻230的新颖的使用使得输出驱动器100不仅能有效地工作在通常的4至10伏之间的电压上，也能有效地工作在2至4伏之间的较低的电压上。
至此可见，已提供了一种工作于低电源电压且能为外部阻抗负载160提供稳定、失真小的输出驱动的输出驱动器100。这种输出驱动器100由于使用低电源电压，因而降低了电池供电的电子设备的电流耗散，并因此延长了这类电池供电的电子设备的工作期限。

Claims (8)

1.一个输出驱动器，它由具有第一极和第二极的电压源(130)供电，用以驱动外部阻抗负载(160)，并具有一个控制输入信号的输出级，该输出级包括一个输入控制器(112)、一个电流发生器(114)和一个电流复制器(116)，其中输入控制器(112)与电流发生器(114)及电流复制器(116)耦接，用来控制输入信号，从而给外部阻抗负载(160)提供输出信号，此外，电流发生器(114)还与基准电压源(150)耦接，用于确定电流发生器(114)的静态输出电流的大小，该输出驱动器的特征在于：
阻抗元件(120)，它的第一结点与电压电源(130)的第一极耦接，第二结点与电流发生器(114)和输入控制器(112)相连结。
2.根据权利要求1的输出驱动器，其中电压源(13)在1至4伏之间，含1伏和4伏。
3.根据权利要求1的输出驱动器，其中阻抗元件(120)的特征在于一个电流调节电阻(230)。
4.一个输出驱动器电路，它具有多个电路级，包括一个控制输入信号以驱动外部阻抗负载(160)的输出级，该输出级包括一个输入控制器(112)、一个电流发生器(114)和一个电流复制器(116)，其中输入控制器(112)与电流发生器(114)及电流复制器(116)耦接，用来控制输入信号，该输出驱动器电路的特征在于：
阻抗元件(120)，它的第一结点与电压源(130)的第一级耦合，第二结点与电流发生器(114)和输入控制器(112)的公共结点相连结。
5.根据权利要求4的输出驱动器电路，其中电压源(130)在1至4伏之间，含1伏和4伏。
6.根据权利要求4的输出驱动器电路，其中阻抗元件(120)的特征在于一个电流调节电阻(230)。
7.一个输出驱动器电路，它具有一个控制输入信号的单端推挽放大器，用以驱动外部低阻抗负载，其中一个1至4伏之间含1伏和4伏的电压源(130)为输出驱动器供电，此外，单端推挽放大器还包括一个电流发生器(114)和一个输入控制器(112)。该输出驱动器的特征在于：
阻抗元件(120)，它的第一结点与电压源(130)的第一极耦接，第二结点与电流发生器(114)及单端推挽放大器的输入控制器(112)相连结。
8.根据权利要求7的输出驱动器电路，其中阻抗元件(120)的特征在于一个电流调节电阻(230)。
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