CN117792300B - 一种放大器和示波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放大器和示波器，该放大器包括跨导放大模块、前馈跨导模块和增益控制模块。跨导放大模块的输入控制端对接入输入信号对，跨导放大模块用于将输入信号对转换为输出电流对并输出；前馈跨导模块包括第一前馈控制端对，第一前馈控制端对接入输入信号对，并输出前馈电流对；增益控制模块包括第一差动对和第二差动对，第一差动对的第一输出端用于对输出电流对中的正相输出电流进行补偿，第一差动对的第二输出端用于对输出电流对中的反相输出电流进行补偿；第二差动对的第一输出端用于对输出电流对中的正相输出电流进行补偿，第二差动对的第二输出端用于对输出电流对中的反相输出电流进行补偿。本发明提供的技术方案可以消除工艺偏差。

Description

一种放大器和示波器

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种放大器和示波器。

背景技术

高带宽放大器通常用于需要处理高频信号的系统中，例如示波器模拟前端和探头模拟前端等。在这些电路中，高带宽放大器能使高频信号保持较高的增益和频率响应。现有的高带宽放大器的高频频率响应随芯片工艺和印刷电路板工艺的影响比较大，这种工艺偏差导致不同批次的放大器的频率响应可能不一致，不符合用户的需求。

发明内容

本发明提供了一种放大器和示波器，以消除工艺偏差。

根据本发明的一方面，提供了一种放大器，包括：

跨导放大模块，所述跨导放大模块包括输入控制端对，所述输入控制端对接入输入信号对；所述跨导放大模块用于将所述输入信号对转换为输出电流对并输出；

前馈跨导模块，所述前馈跨导模块包括第一前馈控制端对，所述第一前馈控制端对接入所述输入信号对，并输出前馈电流对，所述前馈电流包括正相前馈电流和反相前馈电流；

增益控制模块，所述增益控制模块包括第一差动对和第二差动对，所述第一差动对的输入端和所述第二差动对的输入端作为所述增益控制模块的前馈电流输入端对；所述第一差动对的输入端接入所述正相前馈电流，所述第一差动对的第一输出端输出第一正相补偿电流，用于对所述输出电流对中的正相输出电流进行补偿，所述第一差动对的第二输出端输出第二正相补偿电流，用于对所述输出电流对中的反相输出电流进行补偿；所述第二差动对的输入端接入所述反相前馈电流，所述第二差动对的第一输出端输出第一反相补偿电流，用于对所述输出电流对中的正相输出电流进行补偿，所述第二差动对的第二输出端输出第二反相补偿电流，用于对所述输出电流对中的反相输出电流进行补偿。

可选地，所述跨导放大模块包括第一电流源单元，第零晶体管和第一晶体管；所述第一电流源单元包括第一连接点对，所述第一连接点对包括第一连接点和第二连接点；所述第一电流源单元与第一电源电压电连接；

所述第零晶体管的控制端和所述第一晶体管的控制端作为所述跨导放大模块的输入控制端对；所述第零晶体管的第一端与所述第一电流源单元的第一连接点电连接，所述第一晶体管的第一端与所述第一电流源单元的第二连接点电连接；所述第零晶体管的第二端和所述第一晶体管的第二端输出所述跨导放大模块的输出电流对。

可选地，所述第一电流源单元包括：第一电流源，所述第一电流源的电流输入端与所述第一电流源单元的第一连接点和第二连接点电连接，所述第一电流源的电流输出端与第一电源电压电连接；

和/或，所述第一电流源单元包括：第二电流源、第一电阻单元和第二电阻单元，所述第二电流源的电流输入端与所述第一电流源单元的第一连接点之间串联所述第一电阻单元，所述第二电流源的电流输入端与所述第一电流源单元的第二连接点之间串联所述第二电阻单元，所述第二电流源的电流输出端与第一电源电压电连接；

和/或，所述第一电流源单元包括：第三电流源、第四电流源和第三电阻单元，所述第三电流源的电流输入端与所述第一电流源单元的第一连接点电连接，所述第四电流源的电流输入端与所述第一电流源单元的第二连接点电连接；所述第三电流源的电流输入端和所述第四电流源的电流输入端之间还连接所述第三电阻单元，所述第三电流源的电流输出端和所述第四电流源的电流输出端均与第一电源电压电连接。

可选地，所述增益控制模块还包括：

增益控制单元，所述增益控制单元包括第二连接点对，所述增益控制单元的第二连接点对与所述交错补偿单元的第二前馈控制端对电连接；所述增益控制单元的第二连接点对输出第二控制电流对，用于对所述交错补偿单元的输出电流进行增益控制。

可选地，所述第一差动对包括第二晶体管和第三晶体管；

所述第二晶体管的第一端和所述第三晶体管的第一端电连接，并作为所述第一差动对的输入端；

所述第二晶体管的控制端和所述第三晶体管的控制端电连接，并作为所述第一差动对的控制端对；

所述第二晶体管的第二端作为所述第一差动对的第一输出端，输出所述第一正相补偿电流；所述第三晶体管的第二端作为所述第一差动对的第二输出端，输出所述第二正相补偿电流；

和/或，所述第二差动对包括第四晶体管和第五晶体管；

所述第四晶体管的第一端和所述第五晶体管的第一端电连接，并作为所述第二差动对的输入端；

所述第四晶体管的控制端和所述第五晶体管的控制端电连接，并作为所述第二差动对的控制端对；

所述第四晶体管的第二端作为所述第二差动对的第一输出端，输出所述第一反相补偿电流；所述第五晶体管的第二端作为所述第二差动对的第二输出端，输出所述第二反相补偿电流。

可选地，所述前馈跨导模块包括：第六晶体管、第七晶体管和第二电流源单元；所述第二电流源单元包括第三连接点对；

所述第六晶体管的控制端和所述第七晶体管的控制端作为所述前馈跨导模块的第一前馈控制端对；所述第六晶体管的第一端和所述第七晶体管的第一端分别与所述第二电流源单元的第三连接端对电连接；所述第六晶体管的第二端和所述第七晶体管的第二端分别与所述增益控制模块的前馈电流输入端对电连接；

其中，所述第二电流源单元的第三连接点对输出第一控制电流对，用于对所述前馈跨导模块的输出电流进行频率控制。

可选地，所述第二电流源单元的第三连接点对包括第三连接点和第四连接点；所述第二电流源单元包括：

第五电流源，所述第五电流源的电流输入端作为所述第二电流源单元的第三连接点，所述第五电流源的电流输出端与第四电源电压电连接；

第六电流源，所述第六电流源的电流输入端作为所述第二电流源单元的第四连接点，所述第六电流源的电流输出端与第五电源电压电连接；

电流控制子单元，所述电流控制子单元串联于所述第五电流源的电流输入端与第六电流源的电流输入端之间。

可选地，所述电流控制子单元包括：第四电阻单元和第一电容单元，所述第四电阻单元的第一端作为所述电流控制子单元的第一端，所述第四电阻单元的第二端与所述第一电容单元的第一端电连接，所述第一电容单元的第二端作为所述电流控制子单元的第二端；

和/或，所述电流控制子单元包括：第二电容单元，所述第二电容单元的第一端作为所述电流控制子单元的第一端，所述第二电容单元的第二端作为所述电流控制子单元的第二端；

和/或，所述电流控制子单元包括：第五电阻单元，所述第五电阻单元的第一端作为所述电流控制子单元的第一端，所述第五电阻单元的第二端作为所述电流控制子单元的第二端。

可选地，所述增益控制单元包括第一可调电流源、第二可调电流源、第八晶体管和第九晶体管；

所述第八晶体管的第一端和所述第九晶体管的第一端分别与所述第一可调电流源的电流输入端和所述第二可调电流源的电流输入端电连接，所述第八晶体管的控制端、所述第九晶体管的控制端、所述第八晶体管的第二端和所述第九晶体管的第二端与第二电源电压电连接；

所述第一可调电流源的电流输入端和所述第二可调电流源的电流输入端作为所述增益控制单元的第二连接点对；所述第一可调电流源的电流输出端与第三电源电压电连接；所述第二可调电流源的电流输出端与第四电源电压电连接。

可选地，放大器还包括：

第一电流缓冲模块，所述第一电流缓冲模块串联于所述跨导放大模块和所述放大器的输出端之间；所述第一电流缓冲模块包括第一缓冲控制端对，所述第一缓冲控制端对接入第一参考电压。

根据本发明的另一方面，提供了一种示波器，包括：如本发明任一实施例提供的放大器；其中，放大器的输入端作为示波器的输入端。

本实施例的技术方案通过跨导放大模块将输入信号对转换成输出电流对，同时通过前馈跨导模块和增益控制模块根据输入信号对生成两组补偿电流对，两组补偿电流对分别通过对应、交错的方式与输出电流对进行叠加输出，能够消除因工艺偏差对频率响应产生的影响。因此，本实施例的技术方案可以消除工艺偏差，补偿频率响应。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种放大器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种放大器的电路示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图7为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图8为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图9为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图10为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图11为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图12为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图13为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图；

图14为本发明实施例提供的一种示波器的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的又一种示波器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种放大器的结构示意图，参见图1，该放大器包括：跨导放大模块100、前馈跨导模块200和增益控制模块300。

跨导放大模块100包括输入控制端对，输入控制端对（包括端子101P和端子101N）接入输入信号对（包括正相输入信号VIP和反相输入信号VIN）。跨导放大模块100用于将输入信号对（包括正相输入信号VIP和反相输入信号VIN）转换为输出电流对（包括正相输出电流IOP和反相输出电流ION）并输出。

前馈跨导模块200包括第一前馈控制端对（包括端子201P和端子201N），第一前馈控制端对（包括端子201P和端子201N）接入输入信号对（包括正相输入信号VIP和反相输入信号VIN）。前馈跨导模块200用于根据输入信号对生成前馈电流对（包括正相前馈电流和反相前馈电流）。

增益控制模块300包括第一差动对301和第二差动对302，第一差动对301的输入端和第二差动对302的输入端作为增益控制模块的前馈电流输入端对（包括端子301P和端子301N）；第一差动对301的输入端接入正相前馈电流，第一差动对301的第一输出端302P输出第一正相补偿电流，用于对输出电流对中的正相输出电流进行补偿，第一差动对301的第二输出端303P输出第二正相补偿电流，用于对输出电流对中的反相输出电流进行补偿；第二差动对302的输入端接入反相前馈电流，第二差动对302的第一输出端302N输出第一反相补偿电流，用于对输出电流对中的正相输出电流进行补偿，第二差动对302的第二输出端303N输出第二反相补偿电流，用于对输出电流对中的反相输出电流进行补偿。

其中，前馈电流输入端对（包括端子301P和301N）接入前馈跨导模块200生成的前馈电流对。其中，第一差动对301的第一输出端302P和第二输出端303P输出的电流为根据正相输入信号VIP生成的正相补偿电流，该正相补偿电流不仅用于补偿正相输出电流IOP，同时用于补偿反相输出电流ION。同样地，第二差动对302的第一输出端302N和第二输出端303N输出的电流为根据反相输入信号VIN生成的反相补偿电流。该反相补偿电流不仅用于反相输出电流ION，同时用于补偿正相输出电流IOP。

换言之，第一差动对301的第二输出端303P输出的电流为根据正相输入信号VIP生成的正相补偿电流，第二差动对302的第一输出端302N输出的电流为根据反相输入信号VIN生成的反相补偿电流。第一差动对301的第二输出端303P与正相输出电流IOP对应，第二差动对302的第一输出端302N与反相输出电流ION对应，即正相补偿电流对跨导放大模块100的正相输出电流IOP进行补偿，同时反相补偿电流对跨导放大模块100的反相输出电流ION进行补偿。定义第一差动对301的第二输出端303P和第二差动对302的第一输出端302N输出的补偿电流构成第一组补偿电流对，该补偿电流对通过对应的方式与输出电流对进行叠加输出。

第一差动对301的第一输出端302P输出的电流为根据正相输入信号VIP生成的正相补偿电流，第二差动对302的第二输出端303N输出的电流为根据反相输入信号VIN生成的反相补偿电流。第一差动对301的第一输出端302P与反相输出电流ION对应，第二差动对302的第二输出端303N与正相输出电流IOP对应，即正相补偿电流对跨导放大模块100的反相输出电流ION进行补偿，同时反相补偿电流对跨导放大模块100的正相输出电流IOP进行补偿。定义第一差动对301的第一输出端302P和第二差动对302的第二输出端303N输出的补偿电流构成第二组补偿电流对，该补偿电流对通过交错的方式与输出电流对进行叠加输出。

示例性地，放大器的工作原理为：输入信号对（包括正相输入信号VIP和反相输入信号VIN）经过跨导放大模块100，转换成输出电流对（包括正相输出电流IOP和反相输出电流ION）。前馈跨导模块200根据输入信号对（包括正相输入信号VIP和反相输入信号VIN）生成前馈电流对。增益控制模块300根据前馈电流对生成两组补偿电流对，其中一组补偿电流对以对应的方式叠加在放大器的输出端，另一组补偿电流对以交错的方式叠加在放大器的输出端，从而实现对原输出电流的频率响应进行补偿。两组补偿电流对的频率和增益由增益控制模块300进行控制，能够根据不同批次的放大器的频率响应特点，在频率响应较高时将其拉低，在频率响应较低时将其拉高，直至拉平。

综上所述，本实施例的技术方案通过跨导放大模块100将输入信号对（包括正相输入信号VIP和反相输入信号VIN）转换成输出电流对（包括正相输出电流IOP和反相输出电流ION），同时通过增益控制模块300根据输入信号对（包括正相输入信号VIP和反相输入信号VIN）生成两组补偿电流对，两组补偿电流对分别通过对应、交错的方式与输出电流对进行叠加输出，能够消除因工艺偏差对频率响应产生的影响。

图2为本发明实施例提供的另一种放大器的电路示意图。参见图2，在上述各实施例的基础上，可选地，跨导放大模块100包括第一电流源单元101，第零晶体管Q0和第一晶体管Q1。第一电流源单元101包括第一连接点对，第一连接点对包括第一连接点102P和第二连接点102N。第一电流源单元101与第一电源电压（例如，接地电压GND）电连接。

第零晶体管Q0的控制端和第一晶体管Q1的控制端作为跨导放大模块100的输入控制端对（包括端子101P和端子101N）。第零晶体管Q0的第一端与第一电流源单元101的第一连接点102P电连接，第一晶体管Q1的第一端与第一电流源单元101的第二连接点102N电连接。第零晶体管Q0的第二端和第一晶体管Q1的第二端输出跨导放大模块100的输出电流对（包括正相输出电流IOP和反相输出电流ION）。

示例性地，该跨导放大模块100的工作原理为：正相输入信号VIP经过第零晶体管Q0转换成正相输出电流IOP，反相输入信号VIN经过第一晶体管Q1转换成反相输出电流ION。该输出电流对的增益由第一电流源单元101控制。

图3为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图3，在上述各实施例的基础上，可选地，在一种实施方式中，第一电流源单元101包括：第一电流源1011，第一电流源1011的电流输入端与第一电流源单元101的第一连接点102P和第二连接点102N电连接，第一电流源1011的电流输出端与第一电源电压电连接。

具体地，通过控制第一电流源1011的电流，控制输入跨导放大模块100中晶体管的跨导，进而控制其输出电流的增益大小。这样设置，易于实现，不增加电路面积，有利于控制成本。

图4为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图4，在另一种实施方式中，可选地，第一电流源单元102包括：第二电流源1012、第一电阻单元R1和第二电阻单元R2，第二电流源1012的电流输入端与第一电流源单元101的第一连接点102P之间串联第一电阻单元R1，第二电流源1012的电流输入端与第一电流源单元101的第二连接点102N之间串联第二电阻单元R2，第二电流源1012的电流输出端与第一电源电压电连接。

具体地，通过控制第二电流源1012的电流、第一电阻单元R1的阻值与第二电阻单元R2的阻值，能够控制跨导放大模块100的等效跨导，进而控制其输出电流的增益大小。这样设置，相较于仅设置单个电流源，在跨导放大模块100中各晶体管的发射极增加了电阻单元，使得输出电流的增益由电流源的电流和各电阻单元的阻值共同控制，增加了输出电流增益的可调节度。

图5为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图5，在另一种实施方式中，可选地，第一电流源单元103包括：第三电流源1013、第四电流源1014和第三电阻单元R3，第三电流源1013的电流输入端与第一电流源单元101的第一连接点102P电连接，第四电流源1014的电流输入端与第一电流源单元101的第二连接点102N电连接。第三电流源1013的电流输入端和第四电流源1014的电流输入端之间还连接第三电阻单元R3，第三电流源1013的电流输出端和第四电流源1014的电流输出端均与第一电源电压电连接。

具体地，通过控制第三电流源1013与第四电流源1014的电流以及第三电阻单元R3的阻值，能够控制跨导放大模块100的等效跨导，进而控制其输出电流的增益大小。这样设置，相较于单个电流源与两个电阻单元连接的结构，设置单个电阻单元，无需考虑电阻匹配的问题，有利于对输出电流增益进行稳定调节。

继续参见图1-图5，在上述各实施例的基础上，可选地，增益控制模块300还包括增益控制单元303，增益控制单元303包括第二连接点对（包括连接点305P和连接点305N），增益控制单元303的第二连接点对（包括连接点305P和连接点305N）与第一差动对301的控制端电连接，且第二连接点对（包括连接点305P和连接点305N）与第二差动对302的控制端电连接。增益控制单元303的第二连接点对（包括连接点305P和连接点305N）输出第二控制电流对，用于对第一差动对301和第二差动对302的输出电流进行增益控制。

在本实施例中，通过设置第一差动对301、第二差动对302和增益控制单元303对前馈跨导模块200的输出电流的频率和增益进行控制，有利于进一步消除工艺偏差，补偿频率响应。

图6为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图6，在上述各实施例的基础上，可选地，第一差动对301包括第二晶体管Q2和第三晶体管Q3；第二晶体管Q2的第一端和第三晶体管Q3的第一端电连接，并作为第一差动对301的输入端（即端子301P）；第二晶体管Q2的控制端和第三晶体管Q3的控制端电连接，并作为第一差动对301的控制端对；第二晶体管Q2的第二端作为第一差动对301的第一输出端302P，输出第一正相补偿电流；第三晶体管Q3的第二端作为第一差动对301的第二输出端303P，输出第二正相补偿电流。

继续参见图6，在上述各实施例的基础上，可选地，第二差动对302包括第四晶体管Q4和第五晶体管Q5；第四晶体管Q4的第一端和第五晶体管Q5的第一端电连接，并作为第二差动对302的输入端（端子301N）；第四晶体管Q4的控制端和第五晶体管Q5的控制端电连接，并作为第二差动对302的控制端对；第四晶体管Q4的第二端作为第二差动对302的第一输出端302N，输出第一反相补偿电流；第五晶体管Q5的第二端作为第二差动对302的第二输出端303N，输出第二反相补偿电流。

其中，第一差动对301的第二输出端303P和第二差动对302的第二输出端303N输出第二组补偿电流对，第一差动对301的第一输出端302P和第二差动对302的第一输出端302N输出第一组补偿电流对。

示例性地，第一差动对301和第二差动对302的工作原理为：正相补偿电流经过第二晶体管Q2后生成第一正相补偿电流，同时该正相补偿电流经过第三晶体管Q3后生成第二正相补偿电流。反相补偿电流经过第四晶体管Q4后生成第一反相补偿电流，同时该反相补偿电流经过第五晶体管Q5后生成第二反相补偿电流。其中，第二正相补偿电流和第一反相补偿电流组成第一补偿电流对，第一正相补偿电流和第二反相补偿电流组成第二补偿电流对。

在本实施例中，通过在第一差动对301中设置第二晶体管Q2和第三晶体管Q3，在第二差动对302中设置第四晶体管Q4和第五晶体管Q5，根据输入信号生成第一补偿电流对和第二补偿电流对，叠加在输出电流对上，有利于进一步消除工艺偏差，补偿频率响应。

图7为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图7，在上述各实施例的基础上，可选地，前馈跨导模块200包括第六晶体管Q6、第七晶体管Q7和第二电流源单元202。第二电流源单元202包括第三连接点对（包括连接点202P和连接点202N）。

第六晶体管Q6的控制端和第七晶体管Q7的控制端分别作为前馈跨导模块200的第一前馈控制端对（包括端子201P和端子201N）。第六晶体管Q6的第一端和第七晶体管Q7的第一端分别与第二电流源单元202的第三连接点对（包括第三连接点202P和第四连接点202N）电连接。第六晶体管Q6的第二端和第七晶体管Q7的第二端分别与增益控制模块300的前馈电流输入端对（包括端子301P和端子301N）电连接。示例性地，第六晶体管Q6的第二端与第二晶体管Q2的第一端和第三晶体管Q3的第一端电连接；第七晶体管Q7的第二端与第四晶体管Q4的第一端和第五晶体管Q5的第一端电连接

其中，第二电流源单元202的第三连接点对（包括连接点202P和连接点202N）输出第一控制电流对，用于对前馈跨导模块200的输出电流进行频率控制。

示例性地，该前馈跨导模块200的工作原理为：在第二电流源单元202的控制下，正相输入信号VIP经过第六晶体管Q6转换成正相补偿电流，反相输入信号VIN经过第七晶体管Q7转换成反相补偿电流。

进一步地，该正相补偿电流经过第二晶体管Q2后生成第一正相补偿电流，同时该正相补偿电流经过第三晶体管Q3后生成第二正相补偿电流。该反相补偿电流经过第四晶体管Q4后生成第一反相补偿电流，同时该反相补偿电流经过第五晶体管Q5后生成第二反相补偿电流。其中，第二正相补偿电流和第一反相补偿电流组成第一补偿电流对，第一正相补偿电流和第二反相补偿电流组成第二补偿电流对。

由此可见，前馈跨导模块200通过第二电流源单元202产生与前馈跨导模块200的输出电流的频率相关的电流，即第一控制电流对，控制前馈跨导模块200的输出电流的频率。通过增益控制模块300生成与前馈跨导模块200的输出电流的增益相关的电流，即第二控制电流对，控制前馈跨导模块200的输出电流的增益。

在本实施例中，通过在前馈跨导模块200中设置第六晶体管Q6、第七晶体管Q7和第二电流源单元202，根据输入信号生成频率可控的正相补偿电流和反相补偿电流，进一步通过增益控制模块300叠加在输出电流对上，有利于进一步消除工艺偏差，补偿频率响应。

图8为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图8，在上述各实施例的基础上，可选地，第二电流源单元202的第三连接点对包括第三连接点202P和第四连接点202N。第二电流源单元202包括：

第五电流源2022，第五电流源2022的电流输入端作为第二电流源单元202的第三连接点202P，第五电流源2022的电流输出端与第五电源电压（例如，接地电压GND）电连接。

第六电流源2023，第六电流源2023的电流输入端作为第二电流源单元202的第四连接点202N，第六电流源2023的电流输出端与第六电源电压（例如，接地电压GND）电连接。

电流控制子单元2021，电流控制子单元2021串联于第五电流源2022的电流输入端与第六电流源2023的电流输入端之间。

具体地，通过控制第五电流源2022和第六电流源2023的电流，控制第六晶体管Q6和第七晶体管Q7的跨导，进而控制其输出电流的增益大小，并且通过电流控制子单元2021控制该输出电流的频率。这样设置，电路结构简单，且易于实现。

图9为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图9，在一种实施方式中，可选地，电流控制子单元2021包括：第四电阻单元R4和第一电容单元C1，第四电阻单元R4的第一端作为电流控制子单元2021的第一端，第四电阻单元R4的第二端与第一电容单元C1的第一端电连接，第一电容单元C1的第二端作为电流控制子单元2021的第二端。

具体地，在第四电阻单元R4和第一电容单元C1上产生和频率相关的电流，因此，补偿电流的频率和增益由第四电阻单元R4的阻值和第一电容单元C1的容值决定。这样设置，电路结构简单，易于实现。

图10为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图10，在另一种实施方式中，可选地，电流控制子单元2021包括：第二电容单元C2，第二电容单元C2的第一端作为电流控制子单元2021的第一端，第二电容单元C2的第二端作为电流控制子单元2021的第二端。

具体地，在第二电容单元C2两端产生和频率相关的电流，补偿电流的频率和增益由第二电容单元C2的容值决定。这样设置，适用于对高频电流进行补偿的电路，相较于电阻和电容串联的形式，节省了电路面积，有利于降低成本。

图11为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图11，在另一种实施方式中，可选地，电流控制子单元2021包括：第五电阻单元R5，第五电阻单元R5的第一端作为电流控制子单元2021的第一端，第五电阻单元R5的第二端作为电流控制子单元2021的第二端。

具体地，在第五电阻单元R5上产生和频率相关的电流，补偿电流的增益由第五电阻单元R5的阻值决定。这样设置，补偿电流的频率为全频段，即该补偿电流对直流信号和不同频率的交流信号均可以进行补偿，进一步有利于消除工艺偏差，补偿频率响应。

图12为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图12，在上述各实施例的基础上，可选地，增益控制单元303还包括第一可调电流源I0、第二可调电流源I1、第八晶体管Q8和第九晶体管Q9。

第八晶体管Q8的第一端和第九晶体管Q9的第一端分别与第一可调电流源I0的电流输入端和第二可调电流源I1的电流输入端电连接，第八晶体管Q8的控制端、第九晶体管Q9的控制端、第八晶体管Q8的第二端和第九晶体管Q9的第二端与第二电源电压Vb电连接。

第一可调电流源I0的电流输入端和第二可调电流源I1的电流输入端作为增益控制单元303的第二连接点对（包括连接点305P和连接点305N）。第一可调电流源I0的电流输出端与第三电源电压（例如，接地电压GND）电连接。第二可调电流源I1的电流输出端与第四电源电压（例如，接地电压GND）电连接。

示例性地，以各晶体管为三极管为例，晶体管的控制端即三极管的基极，晶体管的第一端即三极管的发射极，晶体管的第二端即三极管的集电极。增益控制单元303的工作原理为：通过控制第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4和第五晶体管Q5的基极电压，控制第一差动对和第二差动对输出的电流增益。当第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4和第五晶体管Q5的基极电压相等时，第二晶体管Q2输出的第一正相补偿电流流向反相输出端，第三晶体管Q3输出的第二正相补偿电流流向同相输出端，第四晶体管Q4输出的第一反相补偿电流流向反相输出端，第五晶体管Q5输出的第二反相补偿电流流向同相输出端。此时，流向同相输出端和反相输出端的补偿电流相互抵消，不影响输出的电流增益。

当调节增益控制单元303，使第一可调电流源I0的电流增大，第二可调电流源I1的电流减小时，第八晶体管Q8的发射极电压减小，第九晶体管Q9发射极电压增大。从而控制第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的基极电压升高，流向同相输出端的第二正相补偿电流增加，流向反相输出端的第一反相补偿电流增加。第二晶体管Q2和第五晶体管Q5的基极电压降低，流向同相输出端的第二反相补偿电流减小，流向反相输出端的第一正相补偿电流减小。最终，流向同相输出端和反相输出端的有效电流会增加，整体的电流增益会增加。示例性地，当频点的频率响应较低，就需要增大补偿电流的增益，使频率响应得到补偿。

当调节增益控制单元303，使第一可调电流源I0的电流减小，第二可调电流源I1的电流增大时，第八晶体管Q8的发射极电压增大，第九晶体管Q9发射极电压减小。从而控制第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的基极电压降低，流向同相输出端的第二正相补偿电流减小，流向反相输出端的第一反相补偿电流减小。第二晶体管Q2和第五晶体管Q5的基极电压升高，流向同相输出端的第二反相补偿电流增大，流向反相输出端的第一正相补偿电流增大。最终，流向同相输出端和反相输出端的有效电流会减小，整体的电流增益会减小。示例性地，当频点的频率响应较高，就需要减小补偿电流的增益，使频率响应得到补偿。

需要说明的是，增益控制单元303的设置方式有多种，其目的是控制交错补偿单元301中第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4和第五晶体管Q5的基极电压，控制电压越高，各晶体管越容易导通。

在本实施例中，通过在增益控制单元303中设置第一可调电流源I0、第二可调电流源I1、第八晶体管Q8和第九晶体管Q9，能够控制与其连接的交错补偿单元301中晶体管的基极电压，从而控制交错补偿单元301的输出电流的增益，达到补偿频率响应的效果。这样设置，电路结构简单，易于实现，有利于精准调节电流的增益。

图13为本发明实施例提供的又一种放大器的电路示意图。参见图13，在上述各实施例的基础上，可选地，放大器还包括：

第一电流缓冲模块400，第一电流缓冲模块400串联于跨导放大模块100和放大器的输出端之间。第一电流缓冲模块400包括第一缓冲控制端对（包括端子401P和端子401N），第一缓冲控制端对接入第一参考电压V1。

继续参见图13，可选地，第一电流缓冲模块400包括：第十晶体管Q10和第十一晶体管Q11，第十晶体管Q10的控制端和第十一晶体管Q11的控制端接入第一参考电压V1。第十晶体管Q10的第一端和第十一晶体管Q11的第一端接入跨导放大模块100的输出电流对。第十晶体管Q10的第二端和第十一晶体管Q11的第二端输出第一缓冲电流对（包括端子402P和端子402N）。

其中，第一缓冲电流对包括正相缓冲电流和反相缓冲电流。具体地，跨导放大模块100的正相输出电流经过第十晶体管Q10转换成正相缓冲电流，流向同相输出端；跨导放大模块100的反相输出电流经过第十一晶体管Q11转换成反相缓冲电流，流向反相输出端。

在本实施例中，通过设置第一电流缓冲模块400，利用其中设置的各晶体管将跨导放大模块100的输出电流对进行缓冲，提高了电路的安全性。

需要说明的是，在上述各实施例中，以各晶体管为三极管为例进行了说明，并非对本发明的限定，在其他实施例中，还可以设置各晶体管为MOS管等。

本发明实施例还提供了一种示波器，该示波器包括以上任意实施例提供的放大器。其中，放大器的输入端作为示波器的输入端。本实施例提供的示波器，具有以上任意实施例提供的放大器的有益效果，在此不再赘述。

图14为本发明实施例提供的一种示波器的结构示意图。参见图14，在上述各实施例的基础上，可选地，该示波器包括前端模块1、采样模块2、输入模块3、控制处理模块4、显示模块5和存储模块6。其中，前端模块1包括衰减单元11和放大器12。

图15为本发明实施例提供的另一种示波器的结构示意图。参见图15，在上述各实施例的基础上，可选地，该示波器包括探头前端模块7和输入电阻R_in。其中，探头前端模块7包括电阻R_probe、电容C_probe和放大器71。

本实施例提供的示波器，具有以上任意实施例提供的放大器的有益效果，在此不再赘述。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (11)

1.一种放大器，其特征在于，包括：

跨导放大模块，所述跨导放大模块包括输入控制端对，所述输入控制端对接入输入信号对；所述跨导放大模块用于将所述输入信号对转换为输出电流对并输出；

前馈跨导模块，所述前馈跨导模块包括第一前馈控制端对，所述第一前馈控制端对接入所述输入信号对，并输出前馈电流对，所述前馈电流包括正相前馈电流和反相前馈电流；

增益控制模块，所述增益控制模块包括第一差动对和第二差动对，所述第一差动对的输入端和所述第二差动对的输入端作为所述增益控制模块的前馈电流输入端对；所述第一差动对的输入端接入所述正相前馈电流，所述第一差动对的第一输出端输出第一正相补偿电流，用于对所述输出电流对中的正相输出电流进行补偿，所述第一差动对的第二输出端输出第二正相补偿电流，用于对所述输出电流对中的反相输出电流进行补偿；所述第二差动对的输入端接入所述反相前馈电流，所述第二差动对的第一输出端输出第一反相补偿电流，用于对所述输出电流对中的正相输出电流进行补偿，所述第二差动对的第二输出端输出第二反相补偿电流，用于对所述输出电流对中的反相输出电流进行补偿；

所述增益控制模块根据所述输入信号对生成两组补偿电流对，两组补偿电流对分别通过对应、交错的方式与输出电流对进行叠加输出，以消除因工艺偏差对频率响应产生的影响。

2.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述跨导放大模块包括第一电流源单元，第零晶体管和第一晶体管；所述第一电流源单元包括第一连接点对，所述第一连接点对包括第一连接点和第二连接点；所述第一电流源单元与第一电源电压电连接；

所述第零晶体管的控制端和所述第一晶体管的控制端作为所述跨导放大模块的输入控制端对；所述第零晶体管的第一端与所述第一电流源单元的第一连接点电连接，所述第一晶体管的第一端与所述第一电流源单元的第二连接点电连接；所述第零晶体管的第二端和所述第一晶体管的第二端输出所述跨导放大模块的输出电流对。

3.根据权利要求2所述的放大器，其特征在于，所述第一电流源单元包括：第一电流源，所述第一电流源的电流输入端与所述第一电流源单元的第一连接点和第二连接点电连接，所述第一电流源的电流输出端与第一电源电压电连接；

和/或，所述第一电流源单元包括：第二电流源、第一电阻单元和第二电阻单元，所述第二电流源的电流输入端与所述第一电流源单元的第一连接点之间串联所述第一电阻单元，所述第二电流源的电流输入端与所述第一电流源单元的第二连接点之间串联所述第二电阻单元，所述第二电流源的电流输出端与第一电源电压电连接；

和/或，所述第一电流源单元包括：第三电流源、第四电流源和第三电阻单元，所述第三电流源的电流输入端与所述第一电流源单元的第一连接点电连接，所述第四电流源的电流输入端与所述第一电流源单元的第二连接点电连接；所述第三电流源的电流输入端和所述第四电流源的电流输入端之间还连接所述第三电阻单元，所述第三电流源的电流输出端和所述第四电流源的电流输出端均与第一电源电压电连接。

4.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述增益控制模块还包括：

增益控制单元，所述增益控制单元包括第二连接点对，所述增益控制单元的第二连接点对与所述第一差动对的控制端对电连接，且所述增益控制单元的第二连接点对与所述第二差动对的控制端对电连接；所述增益控制单元的第二连接点对输出第二控制电流对，用于对所述第一差动对和第二差动对的输出电流进行增益控制。

5.根据权利要求4所述的放大器，其特征在于，所述第一差动对包括第二晶体管和第三晶体管；

所述第二晶体管的第一端和所述第三晶体管的第一端电连接，并作为所述第一差动对的输入端；

所述第二晶体管的控制端和所述第三晶体管的控制端电连接，并作为所述第一差动对的控制端对；

所述第二晶体管的第二端作为所述第一差动对的第一输出端，输出所述第一正相补偿电流；所述第三晶体管的第二端作为所述第一差动对的第二输出端，输出所述第二正相补偿电流；

和/或，所述第二差动对包括第四晶体管和第五晶体管；

所述第四晶体管的第一端和所述第五晶体管的第一端电连接，并作为所述第二差动对的输入端；

所述第四晶体管的控制端和所述第五晶体管的控制端电连接，并作为所述第二差动对的控制端对；

所述第四晶体管的第二端作为所述第二差动对的第一输出端，输出所述第一反相补偿电流；所述第五晶体管的第二端作为所述第二差动对的第二输出端，输出所述第二反相补偿电流。

6.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述前馈跨导模块包括：第六晶体管、第七晶体管和第二电流源单元；所述第二电流源单元包括第三连接点对；

所述第六晶体管的控制端和所述第七晶体管的控制端作为所述前馈跨导模块的第一前馈控制端对；所述第六晶体管的第一端和所述第七晶体管的第一端分别与所述第二电流源单元的第三连接端对电连接；所述第六晶体管的第二端和所述第七晶体管的第二端分别与所述增益控制模块的前馈电流输入端对电连接；

其中，所述第二电流源单元的第三连接点对输出第一控制电流对，用于对所述前馈跨导模块的输出电流进行频率控制。

7.根据权利要求6所述的放大器，其特征在于，所述第二电流源单元的第三连接点对包括第三连接点和第四连接点；所述第二电流源单元包括：

第五电流源，所述第五电流源的电流输入端作为所述第二电流源单元的第三连接点，所述第五电流源的电流输出端与第四电源电压电连接；

第六电流源，所述第六电流源的电流输入端作为所述第二电流源单元的第四连接点，所述第六电流源的电流输出端与第五电源电压电连接；

电流控制子单元，所述电流控制子单元串联于所述第五电流源的电流输入端与第六电流源的电流输入端之间。

8.根据权利要求7所述的放大器，其特征在于，所述电流控制子单元包括：第四电阻单元和第一电容单元，所述第四电阻单元的第一端作为所述电流控制子单元的第一端，所述第四电阻单元的第二端与所述第一电容单元的第一端电连接，所述第一电容单元的第二端作为所述电流控制子单元的第二端；

和/或，所述电流控制子单元包括：第二电容单元，所述第二电容单元的第一端作为所述电流控制子单元的第一端，所述第二电容单元的第二端作为所述电流控制子单元的第二端；

和/或，所述电流控制子单元包括：第五电阻单元，所述第五电阻单元的第一端作为所述电流控制子单元的第一端，所述第五电阻单元的第二端作为所述电流控制子单元的第二端。

9.根据权利要求4所述的放大器，其特征在于，所述增益控制单元包括第一可调电流源、第二可调电流源、第八晶体管和第九晶体管；

所述第八晶体管的第一端和所述第九晶体管的第一端分别与所述第一可调电流源的电流输入端和所述第二可调电流源的电流输入端电连接，所述第八晶体管的控制端、所述第九晶体管的控制端、所述第八晶体管的第二端和所述第九晶体管的第二端与第二电源电压电连接；

所述第一可调电流源的电流输入端和所述第二可调电流源的电流输入端作为所述增益控制单元的第二连接点对；所述第一可调电流源的电流输出端与第三电源电压电连接；所述第二可调电流源的电流输出端与第四电源电压电连接。

10.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，还包括：

第一电流缓冲模块，所述第一电流缓冲模块串联于所述跨导放大模块和所述放大器的输出端之间；所述第一电流缓冲模块包括第一缓冲控制端对，所述第一缓冲控制端对接入第一参考电压。

11.一种示波器，其特征在于，包括：如权利要求1-10任一项所述的放大器；其中，所述放大器的输入端作为所述示波器的输入端。