CN113992156A - 一种低输入偏置电流放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低输入偏置电流放大器，包括依次连接输入级、放大级和驱动级，所述输入级采用差分输入的双极放大器，由恒流源提供工作电流，差分信号输入端为VIN+、VIN‑；还包括输入偏置电流补偿电路，对放大器输入级的输入偏置电流采样和反馈补偿。所述输入偏置电流补偿电路包括电阻R2、三极管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10；本发明针对传统双极型放大器，提供一种低输入偏置电流放大器，采用输入偏置电流补偿电路，通过对放大器输入级输入偏置电流的采样和反馈补偿，极大降低了放大器输入偏置电流，使双极性放大器能更好适应高输入阻抗。
Description
技术领域
本发明涉及放大器领域特别涉及一种输入偏置电流补偿的低输入偏置电流放大器。
背景技术
与CMOS放大器相比，基于双极（Bipolar）工艺的放大器具有输入噪声电压低、带宽高和结构简单等优点。但双极放大器的输入阻抗低于CMOS放大器输入阻抗，如果放大器前级的电路或传感器的输出阻抗较高，则传统的双极放大器因自身输入偏置电流较大的原因，会造成有用信号的衰减。虽然使用JFET器件做输入级可以提高阻抗降低偏置电流，但其跨导比bipolar器件小；兼容JFET和BIPOLAR器件的工艺复杂度很高，稳定性不如单一BIPOLAR工艺。传统的降低偏置电流的方法是提高bipolar器件的电流增益β，或者降低bipolar的跨导，但这会噪声输入噪声电压的增加。
发明内容
本发明目的是：针对传统双极型放大器，提供一种低输入偏置电流放大器，采用输入偏置电流补偿电路，通过对放大器输入级输入偏置电流的采样和反馈补偿，极大降低了放大器输入偏置电流，使双极性放大器能更好适应高输入阻抗。
本发明的技术方案是：
一种低输入偏置电流放大器，包括依次连接输入级、放大级和驱动级，所述输入级采用差分输入的双极放大器，由恒流源提供工作电流，差分信号输入端为VIN+、VIN-；还包括输入偏置电流补偿电路，对放大器输入级的输入偏置电流采样和反馈补偿。
优选的，所述输入偏置电流补偿电路包括电阻R2、三极管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10；
其中三极管Q6、Q5、Q4和电阻R2依次串联在电源VCC端、VEE端之间，其中三极管Q4的基极连接恒流源，采样输入级的双极放大器的偏置电流；三极管Q6自身的基极与集电极短接；三极管Q5的基极分别连接三极管Q9、Q10的发射极，三极管Q9、Q10的集电极分别连接三极管Q7、Q8的集电极，三极管Q9、Q10的基极共接；三极管Q7、Q8的发射极分别连接电源VCC端，三极管Q7、Q8的基极共接；三极管Q7、Q10的基极分别与自身集电极短接；三极管Q8、Q10的共接点输出补偿电流。
优选的，所述输入偏置电流补偿电路为两路，输出的补偿电流分别对差分信号输入端VIN+、VIN-的电流进行补偿。
优选的，所述三极管Q4、Q5、Q9、Q10为NPN型三极管，三极管Q6、Q7、Q8为PNP型三极管。
优选的，所述输入级包括三极管Q1A、Q1B、Q3，电阻R1、R3、R4；其中三极管Q3的基极连接偏置电压VBIAS，发射极通过电阻R1连接电源VEE端，构成恒流源；三极管Q3的集电极分别连接三极管Q1A、Q1B的发射极，三极管Q1A、Q1B的基极分别连接差分信号输入端为VIN-VIN+，三极管Q1A、Q1B的集电极分别通过电阻R3、R4连接电源VCC端；三极管Q1A与电阻R3的共接点A、三极管Q1B与电阻R4的共接点B作为输入级的输出端，分别连接到放大级的正、反相输入端。
优选的，所述共接点A与电源VCC端之间连接有补偿电容C1，共接点B与放大级的输出端之间连接有补偿电容C2。
本发明的优点是：
本发明针对传统双极型放大器，提供一种低输入偏置电流放大器，采用输入偏置电流补偿电路，通过对放大器输入级输入偏置电流的采样和反馈补偿，极大降低了放大器输入偏置电流，使双极性放大器能更好适应高输入阻抗。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的低输入偏置电流放大器的原理图。
具体实施方式
针对传统双极型放大器，本发明提出了一种输入偏置电流补偿电路，通过对放大器输入级输入偏置电流的采样和反馈补偿，极大降低了放大器输入偏置电流，使双极性放大器能更好适应高输入阻抗。
如图1所示，传统双极放大器由输入级、放大级和驱动级三部分组成。所述输入级包括三极管Q1A、Q1B、Q3，电阻R1、R3、R4，补偿电容C1、C2；其中三极管Q3的基极连接偏置电压VBIAS，发射极通过电阻R1连接电源VEE端，构成恒流源；三极管Q3的集电极分别连接三极管Q1A、Q1B的发射极，三极管Q1A、Q1B为差分输入管，基极分别连接差分信号输入端为VIN-VIN+，恒流源为Q1A和Q1B提供电流。三极管Q1A、Q1B的集电极分别通过负载的电阻R3、R4连接电源VCC端；三极管Q1A与电阻R3的共接点A、三极管Q1B与电阻R4的共接点B作为输入级的输出端，分别连接到放大级的正、反相输入端。所述共接点A与电源VCC端之间连接有补偿电容C1，共接点B与放大级的输出端之间连接有补偿电容C2，保证放大器的频率稳定性。
本发明的所述输入偏置电流补偿电路包括电阻R2、三极管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10；所述三极管Q4、Q5、Q9、Q10为NPN型三极管，三极管Q6、Q7、Q8为PNP型三极管。所述输入偏置电流补偿电路为两路，输出的补偿电流分别对差分信号输入端VIN+、VIN-的电流进行补偿。
其中三极管Q6、Q5、Q4和电阻R2依次串联在电源VCC端、VEE端之间，其中三极管Q4的基极连接恒流源，采样输入级的双极放大器的偏置电流；三极管Q6自身的基极与集电极短接；三极管Q5的基极分别连接三极管Q9、Q10的发射极，三极管Q9、Q10的集电极分别连接三极管Q7、Q8的集电极，三极管Q9、Q10的基极共接；三极管Q7、Q8的发射极分别连接电源VCC端，三极管Q7、Q8的基极共接；三极管Q7、Q10的基极分别与自身集电极短接；三极管Q8、Q10的共接点输出补偿电流。
输入偏置电流补偿电路具体工作时，三极管Q4和电阻R2通过三极管Q3和电阻R1组成的恒流源采样输入级三极管Q1A和Q1B的偏置电流并传导至三极管Q5的基极。三极管Q6为三极管Q5、Q4和电阻R2提供直流通路。三极管Q9和Q10的发射极电流之和等于三极管Q5的基极电流。三极管Q9电流传输至三极管Q7，通过三极管Q7按比例镜像至三极管Q8。三极管Q8的集电极电流与三极管Q10的集电极电流之差做为补偿电流，为Q1A提供自偏置电流，消除或极大降低需要外部提供的输入电流。
同理，输入偏置电流补偿电路对Q1B的输入偏置电流进行补偿。最终，传统的双极放大器实现了超低输入偏置电流。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种低输入偏置电流放大器，包括依次连接输入级、放大级和驱动级，所述输入级采用差分输入的双极放大器，由恒流源提供工作电流，差分信号输入端为VIN+、VIN-；其特征在于，还包括输入偏置电流补偿电路，对放大器输入级的输入偏置电流采样和反馈补偿。
2.根据权利要求1所述的低输入偏置电流放大器，其特征在于， 所述输入偏置电流补偿电路包括电阻R2、三极管Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10；
其中三极管Q6、Q5、Q4和电阻R2依次串联在电源VCC端、VEE端之间，其中三极管Q4的基极连接恒流源，采样输入级的双极放大器的偏置电流；三极管Q6自身的基极与集电极短接；三极管Q5的基极分别连接三极管Q9、Q10的发射极，三极管Q9、Q10的集电极分别连接三极管Q7、Q8的集电极，三极管Q9、Q10的基极共接；三极管Q7、Q8的发射极分别连接电源VCC端，三极管Q7、Q8的基极共接；三极管Q7、Q10的基极分别与自身集电极短接；三极管Q8、Q10的共接点输出补偿电流。
3.根据权利要求2所述的低输入偏置电流放大器，其特征在于，所述输入偏置电流补偿电路为两路，输出的补偿电流分别对差分信号输入端VIN+、VIN-的电流进行补偿。
4.根据权利要求2所述的低输入偏置电流放大器，其特征在于，所述三极管Q4、Q5、Q9、Q10为NPN型三极管，三极管Q6、Q7、Q8为PNP型三极管。
5.根据权利要求2所述的低输入偏置电流放大器，其特征在于，所述输入级包括三极管Q1A、Q1B、Q3，电阻R1、R3、R4；其中三极管Q3的基极连接偏置电压VBIAS，发射极通过电阻R1连接电源VEE端，构成恒流源；三极管Q3的集电极分别连接三极管Q1A、Q1B的发射极，三极管Q1A、Q1B的基极分别连接差分信号输入端为VIN- VIN+，三极管Q1A、Q1B的集电极分别通过电阻R3、R4连接电源VCC端；三极管Q1A与电阻R3的共接点A、三极管Q1B与电阻R4的共接点B作为输入级的输出端，分别连接到放大级的正、反相输入端。
6.根据权利要求5所述的低输入偏置电流放大器，其特征在于，所述共接点A与电源VCC端之间连接有补偿电容C1，共接点B与放大级的输出端之间连接有补偿电容C2。
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|---|---|---|---|---|
| CN114285385A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-04-05 | 成都芯翼科技有限公司 | 一种运算放大器输入电流的抵消电路 |
| CN115733448A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-03 | 电子科技大学 | 一种运算放大器输入偏置电流的补偿电路及运算放大器 |
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