CN219740326U - 一种放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种放大器，涉及电路领域，比较模块在第一电流和初始尾电流的一半存在差值时输出加强尾电流，并通过输出模块输出增益后的加强尾电流，最终放大模块将加强尾电流和初始尾电流作为放大器的最终尾电流，实现对放大器的尾电流的增大，比较模块通过比较放大模块的第一电流和初始尾电流，实现对放大器的输入信号的监测，并根据放大器的输入信号的不同情况调整尾电流，以满足放大器对更高的响应速度的需求，以在保证低功耗的前提下，实现对尾电流的调整和放大，以提高放大器的响应速度，使放大器达到高摆率的目标需求，同时可以通过对输出模块的放大倍数的调整实现不同的增益倍数，进一步满足放大器更高的摆率需求。

Description

一种放大器

技术领域

本实用新型涉及电路领域，特别是涉及一种放大器。

背景技术

随着电力电子技术的迅速发展，放大器作为处理信号的重要元件，也得到了迅速发展，特别是跨导放大器(operational transconductance ampl ifier,OTA)，跨导放大器是一种将输入差分电压转换为输出电流的放大器，具有较好的高频性能和大信号下的高转换速率，在各种电路系统以及通信和电子等领域中得到了广泛应用。其中，压摆率作为反映运算放大器在速度方面的指标，是提高放大器性能的重要参数，如何提高压摆率也是放大器发展的一个重要方向。

现有技术中，常常通过直接增大工作电流来提升放大器的压摆率，从而使放大器的响应速度达到需求，但是大电流往往会带来较大的工作损耗，由于在工作过程中，放大器的工作电流通常是固定的，往往难以兼顾低功耗和大信号的高摆率，无法在低功耗的要求下实现高摆率的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种放大器，根据放大器的输入信号的不同情况调整尾电流，以满足放大器对更高的响应速度的需求，以在保证低功耗的前提下，实现对尾电流的调整和放大，以提高放大器的响应速度，使放大器达到高摆率的目标需求，同时可以通过对输出模块的放大倍数的调整实现不同的增益倍数，进一步满足放大器更高的摆率需求。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种放大器，包括比较模块，输出模块和放大模块；所述放大模块的第一输入端和第二输入端作为所述放大器的输入端，输出端作为所述放大器的输出端，所述比较模块的第一输入端与所述放大模块连接，通过所述放大模块接入第一电流，第二输入端与固定偏置电压连接，输出端与所述输出模块的输入端连接，所述输出模块的输出端接入所述放大模块的初始尾电流，所述第一电流与所述放大器的第一输入电压呈线性相关，第二电流与所述放大器的第二输入电压呈线性相关，所述初始尾电流与所述固定偏置电压呈线性相关，且所述初始尾电流等于所述第一电流和所述第二电流的和；

所述比较模块用于比较所述第一电流和所述初始尾电流，并输出加强尾电流至所述输出模块，所述加强尾电流为所述第一电流和所述初始尾电流的一半作差后的差值；

所述输出模块用于将所述加强尾电流放大后输出，以使所述加强尾电流和所述初始尾电流的和作为所述放大器的最终尾电流。

优选地，所述比较模块包括输入电流模块和比较电流模块；所述输入电流模块的输入端与所述放大模块连接，通过所述放大模块接入所述第一电流，且与所述固定偏置电压连接，输出端与所述比较电流模块的输入端连接，所述比较电流模块的输出端与所述输出模块的输入端连接；

所述输入电流模块用于获取所述第一电流和所述初始尾电流；

所述比较电流模块用于比较所述第一电流和所述初始尾电流，并输出加强尾电流至所述输出模块，所述加强尾电流为所述第一电流和所述初始尾电流的一半作差后的差值。

优选地，所述输入电流模块包括第一电流模块和偏置电流模块；所述第一电流模块的输入端与所述放大模块连接，通过所述放大模块接入所述第一电流，输出端分别与所述比较电流模块的输入端和所述偏置电流模块的输出端连接，所述偏置电流模块的输入端与所述固定偏置电压连接；

所述第一电流模块用于获取所述第一电流；

所述偏置电流模块用于获取所述初始尾电流。

优选地，所述第一电流模块包括：第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管的第一端分别与供电电源连接，所述第一开关管的控制端与所述放大模块连接，且与所述第二开关管的控制端连接，所述第一开关管的第二端分别与所述比较电流模块的第一输入端和所述偏置电流模块的第一输出端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述比较电流模块的第二输入端和所述偏置电流模块的第二输出端连接，所述第一开关管用于将所述第一电流镜像至所述第一开关管的第二端。

优选地，所述偏置电流模块包括：第三开关管和第四开关管；所述第三开关管的控制端和所述第四开关管的控制端分别与所述固定偏置电压连接，所述第三开关管和所述第四开关管的第一端分别接地，所述第三开关管的第二端分别与所述第一开关管的第二端和所述比较电流模块的第一输入端连接，所述第四开关管的第二端分别与所述第二开关管的第二端和所述比较电流模块的第二输入端连接。

优选地，所述比较电流模块包括第一比较开关管和第二比较开关管，所述第一比较开关管和所述第二比较开关管的第一端分别与供电电源连接，所述第一比较开关管的第二端分别与所述第二开关管的第二端和所述第四开关管的第二端连接，所述第一比较开关管的控制端分别与所述第一比较开关管的第二端和所述第二比较开关管的控制端连接，所述第二比较开关管的第二端作为所述比较电流模块的第二输出端，所述比较电流模块的第一输入端作为所述比较电流模块的第一输出端。

优选地，所述输出模块包括第一输出模块和第二输出模块，所述第一输出模块的输入端分别与所述第一开关管的第二端和所述第三开关管的第二端连接，输出端接入所述放大模块的初始尾电流，所述第二输出模块的输入端与所述第二比较开关管的第二端连接，输出端接入所述放大模块的初始尾电流。

优选地，所述第一输出模块包括第一输出开关管和第二输出开关管，所述第一输出开关管和所述第二输出开关管的第一端分别接地，所述第一输出开关管的第二端分别与所述第一开关管的第二端和所述第三开关管的第二端连接，控制端分别与所述第一输出开关管的第二端和所述第二输出开关管的控制端连接，所述第二输出开关管的第二端接入所述放大模块的初始尾电流。

优选地，所述第二输出模块包括第三输出开关管和第四输出开关管，所述第三输出开关管和所述第四输出开关管的第一端分别接地，所述第三输出开关管的第二端与所述第二比较开关管的第二端连接，控制端分别与所述第三输出开关管的第二端和所述第四输出开关管的控制端连接，所述第四输出开关管的第二端接入所述放大模块的初始尾电流。

优选地，所述放大模块包括第一输入开关管，第二输入开关管，尾电流管，第一放大开关管，第二放大开关管，第三放大开关管，第四放大开关管，第五放大开关管和第六放大开关管；所述第一输入开关管的控制端作为所述放大模块的第一输入端，所述第二输入开关管的控制端作为所述放大模块的第二输入端，所述第一输入开关管的第一端和所述第二输入开关管的第一端分别和所述尾电流管的第一端连接，所述尾电流管的第一端还分别与所述第一输出模块的输出端和所述第二输出模块的输出端连接，所述尾电流管的第二端接地，控制端与所述固定偏置电压连接，所述第一放大开关管和所述第二放大开关管的第一端分别与所述供电电源连接，所述第一放大开关管的第二端分别与所述第一输入开关管的第二端，所述第一放大开关管的控制端，所述第二放大开关管的控制端，所述第一开关管的控制端和所述第二开关管的控制端连接，所述第二放大开关管的第二端分别与所述第三放大开关管的第一端，所述第三放大开关管的控制端和所述第四放大开关管的控制端连接，所述第三放大开关管的第二端接地，所述第四放大开关管的第一端接地，所述第五放大开关管的第一端分别与所述第二输入开关管的第二端，所述第五放大开关管的控制端和所述第六放大开关管的控制端连接，所述第五放大开关管和所述第六放大开关管的第二端分别与供电电源连接，所述第六放大开关管的第一端与所述第四放大开关管的第二端连接，所述第六放大开关管的第一端作为所述放大模块的输出端。

本实用新型提供了一种放大器，包括比较模块，输出模块和放大模块；比较模块在第一电流和初始尾电流的一半存在差值时输出加强尾电流，并通过输出模块输出增益后的加强尾电流，最终放大模块将加强尾电流和初始尾电流作为放大器的最终尾电流，实现对放大器的尾电流的增大，比较模块通过比较放大模块的第一电流和初始尾电流，实现对放大器的输入信号的监测，并根据放大器的输入信号的不同情况调整尾电流，以满足放大器对更高的响应速度的需求，以在保证低功耗的前提下，实现对尾电流的调整和放大，以提高放大器的响应速度，使放大器达到高摆率的目标需求，同时可以通过对输出模块的放大倍数的调整实现不同的增益倍数，进一步满足放大器更高的摆率需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的一种放大器的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种放大器的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种获取放大器的固定偏置电压的电路结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种放大器，根据放大器的输入信号的不同情况调整尾电流，以满足放大器对更高的响应速度的需求，以在保证低功耗的前提下，实现对尾电流的调整和放大，以提高放大器的响应速度，使放大器达到高摆率的目标需求，同时可以通过对输出模块的放大倍数的调整实现不同的增益倍数，进一步满足放大器更高的摆率需求。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供的一种放大器可以应用于跨导放大器，也可以应用于其他功能的放大器中，对于放大器的具体类型和电路实现方式等本申请在此不做特别的限定。具体实施方式详见下文。

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种放大器的结构示意图；

请参照图2，图2为本实用新型提供的另一种放大器的结构示意图；图2中VDD指的是供电电源，VN和VP指的是放大器的两个输入端，Vout指的是放大器的输出端，Ib是与VN端的输入电压对应的第一电流，Ia是与VP端的输入电压对应的第二电流，Ic指的是放大器的初始尾电流，Vb指的是放大器的固定偏置电压。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种放大器，包括比较模块1，输出模块2和放大模块3；放大模块3的第一输入端和第二输入端作为放大器的输入端，输出端作为放大器的输出端，比较模块1的第一输入端与放大模块连接，通过放大模块接入第一电流，第二输入端与固定偏置电压连接，输出端与输出模块2的输入端连接，输出模块2的输出端接入放大模块3的初始尾电流，第一电流与放大器的第一输入电压呈线性相关，第二电流与放大器的第二输入电压呈线性相关，初始尾电流与固定偏置电压呈线性相关，且初始尾电流等于第一电流和第二电流的和；

比较模块1用于比较第一电流和初始尾电流，并输出加强尾电流至输出模块2，加强尾电流为第一电流和初始尾电流的一半作差后的差值；

输出模块2用于将加强尾电流放大后输出，以使加强尾电流和初始尾电流的和作为放大器的最终尾电流。

具体地，当放大器的两个输入电压对应的第一电流和第二电流存在差异，也即放大器的第一电流和初始尾电流的一半存在差值时，比较模块1会将第一电流和初始尾电流的一半进行作差，并将第一电流和初始尾电流的一半作差后的差值作为加强尾电流，输出到输出模块2中，差值可以理解为两者作差的绝对值，当第一电流大于初始尾电流的一半时，差值即为第一电流减去初始尾电流的一半的差，当第一电流小于初始尾电流的一半时，差值即为初始尾电流的一半减去第一电流的差；输出模块2在接收到加强尾电流后，会将加强尾电流进行放大后输出到放大模块3中，与初始尾电流汇合，此时放大器的最终尾电流就会是加强尾电流和初始尾电流的和，实现了对放大器的尾电流的增大，尾电流的增大会提升放大器的响应速度，使放大器达到高摆率的需求。

可以理解的是，放大器的两个输入电压一致，第一电流和第二电流相等时，放大器的功耗最低，所以当放大器的两个输入电压对应的第一电流和第二电流存在差异时，放大器需要更快的响应速度来减少整个放大过程所需的时间，以达到降低功耗的目的，所以比较模块1在第一电流和第二电流存在差异时借助两者的差值实现对尾电流的增大，以此实现对响应速度的提升，同时降低功耗。当放大器的两个输入电压对应的第一电流和第二电流完全相等，也即第一电流等于初始尾电流的一半时，不需要对尾电流进行增强，直接采用初始尾电流工作即可。整个过程实现了对尾电流的自动调节，兼顾了放大器的低功耗和高摆率要求。

需要说明的是，当放大器的尾电流为初始尾电流时，第一电流和第二电流的和等于初始尾电流，但当放大器的尾电流经过汇合变为最终尾电流时，第一电流和第二电流的和也会变为最终尾电流，第一电流和第二电流的和始终与放大器的当前的尾电流保持一致。

具体地，输出模块2对于加强尾电流的放大倍数可以是固定的，也可以是可调的，对于具体的放大倍数的取值和放大方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用选择固定的放大倍数不变，也可以通过电流镜或其他形式的放大模块实现可调的放大倍数。

需要说明的是，尾电流指的是放大器的输入偏置电流，由输入级直流工作点引入，通常情况下，放大器的输入偏置电流是固定的，通过固定偏置电压实现，考虑到现有技术中放大器的尾电流的固定无法实现对响应速度的调整，本申请设置了比较模块1实现对尾电流的补充和增益，从而实现尾电流的增大过程，以便放大器满足对响应速度的需求。

需要说明的是，固定偏置电压指的是为了实现初始尾电流，放大器的静态输入，可以为放大器提供一个静态工作点，对于固定偏置电压的具体取值和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以通过电压源或电流源等器件实现，也可以通过其他电路结构实现。作为一种具体地实施例，请参照图3，图3为本实用新型提供的一种获取放大器的固定偏置电压的电路结构示意图。Vb是通过电压源实现的，同时通过NM11与图2中的NM2构成电流镜结构，实现了放大器的初始尾电流。

具体地，对于比较模块1，输出模块2和放大模块3的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用需求进行设置，放大模块3指的是放大器本身提供放大功能的部分，对于不同类型的放大器，其放大模块的具体实现也存在不同方式。放大器中也可以存在其他功能模块，以实现放大器的其他功能，对于放大器的其他模块的具体设置和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用需求进行选择。

本实用新型提供了一种放大器，包括比较模块1，输出模块2和放大模块3；比较模块1在第一电流和初始尾电流的一半存在差值时输出加强尾电流，并通过输出模块2输出增益后的加强尾电流，最终放大模块3将加强尾电流和初始尾电流作为放大器的最终尾电流，实现对放大器的尾电流的增大，比较模块1通过比较放大模块3的第一电流和初始尾电流，实现对放大器的输入信号的监测，并根据放大器的输入信号的不同情况调整尾电流，以满足放大器对更高的响应速度的需求，以在保证低功耗的前提下，实现对尾电流的调整和放大，以提高放大器的响应速度，使放大器达到高摆率的目标需求，同时可以通过对输出模块2的放大倍数的调整实现不同的增益倍数，进一步满足放大器更高的摆率需求。

在上述实施例的基础上，

作为一种优选地实施例，比较模块1包括输入电流模块和比较电流模块；输入电流模块的输入端与放大模块连接，通过放大模块接入第一电流，且与固定偏置电压连接，输出端与比较电流模块的输入端连接，比较电流模块的输出端与输出模块2的输入端连接；

输入电流模块用于获取第一电流和初始尾电流；

比较电流模块用于比较第一电流和初始尾电流，并输出加强尾电流至输出模块2，加强尾电流为第一电流和初始尾电流的一半作差后的差值。

可以理解的是，比较模块1包括输入电流模块和比较电流模块，通过输入电流模块实现对第一电流和初始尾电流的获取过程，第一电流直接通过接入放大模块3中的第一电流实现，初始尾电流则间接的通过固定偏置电压实现；通过比较电流模块实现对第一电流和初始尾电流的比较和作差过程；对于输入电流模块和比较电流模块的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以通过简单的MOS(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Trans istor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)管电路实现，也可以通过其他方式。

具体地，通过输入电流模块实现对第一电流和初始尾电流的获取过程，通过比较电流模块实现对第一电流和初始尾电流的比较和作差过程；输入电流模块和比较电流模块配合，有效地实现了比较模块1的功能，电路结构简单明确，确保了后续输出模块2的正常工作，保证了整个放大器的稳定性和可靠性。

作为一种优选地实施例，输入电流模块包括第一电流模块和偏置电流模块；第一电流模块的输入端与放大模块连接，通过放大模块接入第一电流，输出端分别与比较电流模块的输入端和偏置电流模块的输出端连接，偏置电流模块的输入端与固定偏置电压连接；

第一电流模块用于获取第一电流；

偏置电流模块用于获取初始尾电流。

考虑到输入电流模块对第一电流和初始尾电流的获取方式的不同，通过第一电流模块和偏置电流模块的配合实现输入电流模块的功能，第一电流模块用于获取第一电流模块；偏置电流模块用于获取初始尾电流；对于第一电流模块和偏置电流模块的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地，考虑到输入电流模块对第一电流和初始尾电流的获取方式的不同，通过第一电流模块获取第一电流模块，偏置电流模块获取初始尾电流；第一电流模块和偏置电流模块配合，有效地实现了输入电流模块的功能，电路结构简单明确，确保了后续电流比较模块1的正常工作，通过不同的模块获取对应的电流，进一步确保获取到的电流的准确性和可靠性，进一步保证了整个放大器的准确性和可靠性。

作为一种优选地实施例，第一电流模块包括：第一开关管PM4和第二开关管PM5，第一开关管PM4和第二开关管PM5的第一端分别与供电电源连接，第一开关管PM4的控制端与放大模块连接，且与第二开关管PM5的控制端连接，第一开关管PM4的第二端分别与比较电流模块的第一输入端和偏置电流模块的第一输出端连接，第二开关管PM5的第二端分别与比较电流模块的第二输入端和偏置电流模块的第二输出端连接，第一开关管用于将第一电流镜像至第一开关管的第二端。

具体地，通过第一开关管PM4和第二开关管PM5构成的电流镜实现的对第一电流的获取过程，第一开关管PM4可以从放大模块3中镜像获取到第一电流，再将通过第二开关管PM5进行镜像复制，输出两个第一电流以实现后续的比较过程，对于第一开关管PM4和第二开关管PM5的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以选择MOS管或三极管等电力电子器件实现。

通过第一开关管PM4和第二开关管PM5构成的电流镜实现的对第一电流的获取过程，电流镜结构可以精准的复制电流，不受工艺和温度等因素的影响，输出电流恒定，稳定性高，电路结构简单有效，易于实现，有效地实现了第一电流模块的功能，提高了放大器的准确性，保证了放大器的稳定性和可靠性。

作为一种优选地实施例，偏置电流模块包括：第三开关管NM7和第四开关管NM8；第三开关管NM7的控制端和第四开关管NM8的控制端分别与固定偏置电压连接，第三开关管NM7和第四开关管NM8的第一端分别接地，第三开关管NM7的第二端分别与第一开关管PM4的第二端和比较电流模块的第一输入端连接，第四开关管NM8的第二端分别与第二开关管PM5的第二端和比较电流模块的第二输入端连接。

具体地，通过第三开关管NM7和第四开关管NM8构成的电流镜实现的对初始尾电流的获取过程，第三开关管NM7和第四开关管NM8的控制端均与固定偏置电压连接，将初始尾电流通过电流镜的形式均分为两个电流，以便后续将第一电流和初始尾电流的一半进行作差，同时与第一电流的电路结构对应，产生两路电流，以便在第一电流大于初始尾电流的一半和第一电流小于初始尾电流的一半的情况下均能够实现固定方向的电流输出。对于第三开关管NM7和第四开关管NM8的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以选择MOS管或三极管等电力电子器件实现。

通过第三开关管NM7和第四开关管NM8构成的电流镜实现的对初始尾电流的获取过程，与第一电流模块中的第一开关管PM4和第二开关管PM5对应，均产生了两路电流，以实现后续更精准的作差，同时电流镜结构可以精准的复制电流，不受工艺和温度等因素的影响，输出电流恒定，稳定性高，电路结构简单有效，易于实现，有效地实现了偏置电流模块的功能，提高了放大器的准确性，保证了放大器的稳定性和可靠性。

作为一种优选地实施例，比较电流模块包括第一比较开关管PM6和第二比较开关管PM7，第一比较开关管PM6和第二比较开关管PM7的第一端分别与供电电源连接，第一比较开关管PM6的第二端分别与第二开关管PM5的第二端和第四开关管NM8的第二端连接，第一比较开关管PM6的控制端分别与第一比较开关管PM6的第二端和第二比较开关管PM7的控制端连接，第二比较开关管PM7的第二端作为比较电流模块的第二输出端，比较电流模块的第一输入端作为比较电流模块的第一输出端。

可以理解的是，为了保证输出模块2最终输出加强尾电流的方向一致，且与预设的方向相同，需要针对第一电流大于初始尾电流的一半和第一电流小于初始尾电流的一半的两种情况进行确定，并通过电路结构实现对电流方向的调整。整体而言，比较电流模块与前述的两路电流对应，第一输入端和第一输出端与第一电流模块的第一开关管PM4以及偏置电流模块的第三开关管NM7对应，当第一电流大于初始尾电流的一半时，比较电流模块的第一输入端存在电流流入，且等于第一电流减去一半的初始尾电流，对应的，第一输出端存在电流流出，且该电流会传输至输出模块2的输入端；第二输入端和第二输出端与第一电流模块的第二开关管PM5以及偏置电流模块的第四开关管NM8对应，当第一电流小于初始尾电流的一半时，比较电流模块的第二输入端存在电流流入，且等于初始尾电流的一半减去第一电流，对应的，第二输出端存在电流流出，且该电流会传输至输出模块2的输入端。

具体地，通常设置加强尾电流的电流方向与第一电流的流向一致，当第一电流大于初始尾电流的一半时，第一电流减去一半的初始尾电流的电流方向会与第一电流的方向保持一致，而当第一电流小于初始尾电流的一半时，第一电流减去一半的初始尾电流的电流方向会反向，此时需要调整电路结构使比较电流模块的输出电流调整为初始尾电流的一半减去第一电流，设置了第一比较开关管PM6和第二比较开关管PM7来保证比较电流模块输出的电流方向一致，同时第一比较开关管PM6和第二比较开关管PM7构成的电流镜结构更有利于电流的传输。对于第一比较开关管PM6和第二比较开关管PM7的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以选择MOS管或三极管等电力电子器件实现。

通过第一比较开关管PM6和第二比较开关管PM7构成的上拉结构确保比较电流模块的输出电流的方向一致性，以确保加强尾电流对初始尾电流的增强效果，同时构成的电流镜结构可以精准的复制电流，不受工艺和温度等因素的影响，输出电流恒定，稳定性高，电路结构简单有效，易于实现，有效地实现了比较电流模块的功能，提高了放大器的准确性，保证了放大器的稳定性和可靠性。

作为一种优选地实施例，输出模块2包括第一输出模块和第二输出模块，第一输出模块的输入端分别与第一开关管PM4的第二端和第三开关管NM7的第二端连接，输出端接入放大模块3的初始尾电流，第二输出模块的输入端与第二比较开关管PM7的第二端连接，输出端接入放大模块3的初始尾电流。

可以理解的是，与比较电流模块对应的，在第一电流大于初始尾电流的一半和第一电流小于初始尾电流的一半的两种情况下，由于比较电流模块在调整加强尾电流的方向后，对应的输出端变为了两个，输出模式也设置了对应的第一输出模块和第二输出模块，第一输出模块与比较电流模块的第一输入端和第一输出端对应连接，第二输出模块与比较电流模块的第二输入端和第二输出端对应连接，第一输出模块和第二输出模块分别针对第一电流大于初始尾电流的一半和第一电流小于初始尾电流的一半的两种情况下的加强尾电流进行放大；当第一电流大于初始尾电流的一半时，第一输出模块工作，放大从比较电流模块的第一输出端接收到的加强尾电流；当第一电流小于初始尾电流的一半时，第二输出模块工作，放大从比较电流模块的第二输出端接收到的加强尾电流，第一输出模块和第二输出模块交替工作。对于第一输出模块和第二输出模块的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用需求进行调整，放大倍数也不做特别的限定，可以根据实际应用时需求的加强尾电流进行设置。

通过与比较电流模块对应的第一输出模块和第二输出模块实现在两种情况下对于加强尾电流的接收和放大，电路结构简单有效，易于实现，有效地实现了输出模块的功能，在确保加强尾电流的方向准确的情况下实现将加强尾电流输出至放大模块3与初始尾电流汇合，以提高放大器的响应速度，满足放大器的高摆率需求。

作为一种优选地实施例，第一输出模块包括第一输出开关管NM6和第二输出开关管NM5，第一输出开关管NM6和第二输出开关管NM5的第一端分别接地，第一输出开关管NM6的第二端分别与第一开关管PM4的第二端和第三开关管NM7的第二端连接，控制端分别与第一输出开关管NM6的第二端和第二输出开关管NM5的控制端连接，第二输出开关管NM5的第二端接入放大模块3的初始尾电流。

具体地，通过第一输出开关管NM6和第二输出开关管NM5构成的电流镜结构实现第一输出模块的放大功能，可以通过调整电流镜的镜像比例来调整传输电流比，从而实现对加强尾电流的不同的放大过程，对于第一输出开关管NM6和第二输出开关管NM5的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以选择MOS管或三极管等电力电子器件实现；调整电流镜的镜像比例可以是通过调整MOS管的宽长比实现的，也可以通过调整其他参数实现，具体方式可以根据第一输出开关管NM6和第二输出开关管NM5的具体类型选择，本申请在此不做特别的限定。

通过第一输出开关管NM6和第二输出开关管NM5构成的电流镜结构实现第一输出模块的放大功能，电流镜结构可以精准的复制电流，不受工艺和温度等因素的影响，输出电流恒定，稳定性高，同时电流镜的镜像比例的调整易于操作，可以根据应用场景配置不同的镜像比例以实现加强尾电流不同的放大模式，电路结构简单有效，易于实现，有效地实现了比较电流模块的功能，提高了放大器的准确性，保证了放大器的稳定性和可靠性。

作为一种优选地实施例，第二输出模块包括第三输出开关管NM9和第四输出开关管NM10，第三输出开关管NM9和第四输出开关管NM10的第一端分别接地，第三输出开关管NM9的第二端与第二比较开关管PM7的第二端连接，控制端分别与第三输出开关管NM9的第二端和第四输出开关管NM10的控制端连接，第四输出开关管NM10的第二端接入放大模块3的初始尾电流。

具体地，通过第三输出开关管NM9和第四输出开关管NM10构成的电流镜结构实现第二输出模块的放大功能，可以通过调整电流镜的镜像比例来调整传输电流比，从而实现对加强尾电流的不同的放大过程，对于第三输出开关管NM9和第四输出开关管NM10的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以选择MOS管或三极管等电力电子器件实现；调整电流镜的镜像比例可以是通过调整MOS管的宽长比实现的，也可以通过调整其他参数实现，具体方式可以根据第三输出开关管NM9和第四输出开关管NM10的具体类型选择，本申请在此不做特别的限定。

通过第三输出开关管NM9和第四输出开关管NM10构成的电流镜结构实现第二输出模块的放大功能，电流镜结构可以精准的复制电流，不受工艺和温度等因素的影响，输出电流恒定，稳定性高，同时电流镜的镜像比例的调整易于操作，可以根据应用场景配置不同的镜像比例以实现加强尾电流不同的放大模式，电路结构简单有效，易于实现，有效地实现了比较电流模块的功能，提高了放大器的准确性，保证了放大器的稳定性和可靠性。

作为一种优选地实施例，放大模块3包括第一输入开关管NM0，第二输入开关管NM1，尾电流管NM2，第一放大开关管PM0，第二放大开关管PM2，第三放大开关管NM3，第四放大开关管NM4，第五放大开关管PM1和第六放大开关管PM3；第一输入开关管NM0的控制端作为放大模块3的第一输入端，第二输入开关管NM1的控制端作为放大模块3的第二输入端，第一输入开关管NM0的第一端和第二输入开关管NM1的第一端分别和尾电流管NM2的第一端连接，尾电流管NM2的第一端还分别与第一输出模块的输出端和第二输出模块的输出端连接，尾电流管NM2的第二端接地，控制端与固定偏置电压连接，第一放大开关管PM0和第二放大开关管PM2的第一端分别与供电电源连接，第一放大开关管PM0的第二端分别与第一输入开关管NM0的第二端，第一放大开关管PM0的控制端，第二放大开关管PM2的控制端，第一开关管PM4的控制端和第二开关管PM5的控制端连接，第二放大开关管PM2的第二端分别与第三放大开关管NM3的第一端，第三放大开关管NM3的控制端和第四放大开关管NM4的控制端连接，第三放大开关管NM3的第二端接地，第四放大开关管NM4的第一端接地，第五放大开关管PM1的第一端分别与第二输入开关管NM1的第二端，第五放大开关管PM1的控制端和第六放大开关管PM3的控制端连接，第五放大开关管PM1和第六放大开关管PM3的第二端分别与供电电源连接，第六放大开关管PM3的第一端与第四放大开关管NM4的第二端连接，第六放大开关管PM3的第一端作为放大模块3的输出端。

具体地，第一放大开关管PM0，第二放大开关管PM2，第三放大开关管NM3和第四放大开关管NM4实现了对第一电流的放大和传输，第二放大开关管PM2还与输入电流模块的第一开关管PM4构成的电流镜结构，以实现将第一电流传输至输入电流模块，以便输入电流模块获取第一电流；第五放大开关管PM1和第六放大开关管PM3实现了对第二电流的放大和传输；第一放大开关管PM0和第二放大开关管PM2组成了一对电流镜结构，第三放大开关管NM3和第四放大开关管NM4组成了一对电流镜结构，第五放大开关管PM1和第六放大开关管PM3组成了一对电流镜结构，通过调整电流镜的镜像比例可以实现对第一电流和第二电流的不同程度的增益和放大，尾电流管NM2也即放大器中的尾尾电流管。对于第一输入开关管NM0，第二输入开关管NM1，尾电流管NM2，第一放大开关管PM0，第二放大开关管PM2，第三放大开关管NM3，第四放大开关管NM4，第五放大开关管PM1和第六放大开关管PM3的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以选择MOS管或三极管等电力电子器件实现。

通过多组电流镜结构实现了对第一电流和第二电流的放大和传输，电流镜结构可以精准的复制电流，不受工艺和温度等因素的影响，输出电流恒定，稳定性高，电路结构简单有效，易于实现，有效地实现了放大模块3的功能，提高了放大器的准确性，保证了放大器的稳定性和可靠性。

作为一种具体地实施例，请参照图2，加强尾电流在不同情况下的计算过程如下。PM0S镜像PM4/PM5获得电流Ib，NMOS镜像PM7/PM8获得电流Ic/2，Ic就是跨导放大器的初始尾电流；两者进行电流比较：

若Ib<Ic/2,PM7/NM9有电流Id流过，Id即为此种情况下的加强尾电流，且Id＝Ic/2-Ib,之后NM9将Id镜像给NM10，同时放大加强尾电流，得到最终的增益电流Ig，Ig＝k*Ie＝k*(Ic/2-Ib)；若Ib>Ic/2,NM6有电流Ie流过，Ie即为此种情况下的加强尾电流，且Ie＝Ib-Ic/2,之后NM6将Ie镜像给NM5，同时放大加强尾电流，得到最终的增益电流If，If＝k*Id＝k*(Ib-Ic/2)；若Ib＝Ic/2,此时Ig＝If＝0，对初始尾电流没有增益作用。k表示电流镜的镜像比例，可以通过调整k的具体取值实现对加强尾电流的不同程度的放大。

具体地，当k这个参数≤1时,放大器的最终尾电流的输入电流

<|Ic/2-Ib|；当k这个参数>1时,只要放大器的尾电流会持续增加，t1时刻的加强尾电流Ig(t1)与t0时刻的加强尾电流Ig(t0)呈线性关系，即Ig(t1)＝k*Ig(t0),此时电流的持续增加会远远大于|Ic/2-Ib|,放大器的尾电流实现倍乘的关系，实现了对放大器的尾电流的放大。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些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实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型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 (10)

1.一种放大器，其特征在于，包括比较模块，输出模块和放大模块；所述放大模块的第一输入端和第二输入端作为所述放大器的输入端，输出端作为所述放大器的输出端，所述比较模块的第一输入端与所述放大模块连接，通过所述放大模块接入第一电流，第二输入端与固定偏置电压连接，输出端与所述输出模块的输入端连接，所述输出模块的输出端接入所述放大模块的初始尾电流，所述第一电流与所述放大器的第一输入电压呈线性相关，第二电流与所述放大器的第二输入电压呈线性相关，所述初始尾电流与所述固定偏置电压呈线性相关，且所述初始尾电流等于所述第一电流和所述第二电流的和；

所述比较模块用于比较所述第一电流和所述初始尾电流，并输出加强尾电流至所述输出模块，所述加强尾电流为所述第一电流和所述初始尾电流的一半作差后的差值；

所述输出模块用于将所述加强尾电流放大后输出，以使所述加强尾电流和所述初始尾电流的和作为所述放大器的最终尾电流。

2.如权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述比较模块包括输入电流模块和比较电流模块；所述输入电流模块的输入端与所述放大模块连接，通过所述放大模块接入所述第一电流，且与所述固定偏置电压连接，输出端与所述比较电流模块的输入端连接，所述比较电流模块的输出端与所述输出模块的输入端连接；

所述输入电流模块用于获取所述第一电流和所述初始尾电流；

所述比较电流模块用于比较所述第一电流和所述初始尾电流，并输出加强尾电流至所述输出模块，所述加强尾电流为所述第一电流和所述初始尾电流的一半作差后的差值。

3.如权利要求2所述的放大器，其特征在于，所述输入电流模块包括第一电流模块和偏置电流模块；所述第一电流模块的输入端与所述放大模块连接，通过所述放大模块接入所述第一电流，输出端分别与所述比较电流模块的输入端和所述偏置电流模块的输出端连接，所述偏置电流模块的输入端与所述固定偏置电压连接；

所述第一电流模块用于获取所述第一电流；

所述偏置电流模块用于获取所述初始尾电流。

4.如权利要求3所述的放大器，其特征在于，所述第一电流模块包括：第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管的第一端分别与供电电源连接，所述第一开关管的控制端与所述放大模块连接，且与所述第二开关管的控制端连接，所述第一开关管的第二端分别与所述比较电流模块的第一输入端和所述偏置电流模块的第一输出端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述比较电流模块的第二输入端和所述偏置电流模块的第二输出端连接，所述第一开关管用于将所述第一电流镜像至所述第一开关管的第二端。

5.如权利要求4所述的放大器，其特征在于，所述偏置电流模块包括：第三开关管和第四开关管；所述第三开关管的控制端和所述第四开关管的控制端分别与所述固定偏置电压连接，所述第三开关管和所述第四开关管的第一端分别接地，所述第三开关管的第二端分别与所述第一开关管的第二端和所述比较电流模块的第一输入端连接，所述第四开关管的第二端分别与所述第二开关管的第二端和所述比较电流模块的第二输入端连接。

6.如权利要求5所述的放大器，其特征在于，所述比较电流模块包括第一比较开关管和第二比较开关管，所述第一比较开关管和所述第二比较开关管的第一端分别与供电电源连接，所述第一比较开关管的第二端分别与所述第二开关管的第二端和所述第四开关管的第二端连接，所述第一比较开关管的控制端分别与所述第一比较开关管的第二端和所述第二比较开关管的控制端连接，所述第二比较开关管的第二端作为所述比较电流模块的第二输出端，所述比较电流模块的第一输入端作为所述比较电流模块的第一输出端。

7.如权利要求6所述的放大器，其特征在于，所述输出模块包括第一输出模块和第二输出模块，所述第一输出模块的输入端分别与所述第一开关管的第二端和所述第三开关管的第二端连接，输出端接入所述放大模块的初始尾电流，所述第二输出模块的输入端与所述第二比较开关管的第二端连接，输出端接入所述放大模块的初始尾电流。

8.如权利要求7所述的放大器，其特征在于，所述第一输出模块包括第一输出开关管和第二输出开关管，所述第一输出开关管和所述第二输出开关管的第一端分别接地，所述第一输出开关管的第二端分别与所述第一开关管的第二端和所述第三开关管的第二端连接，控制端分别与所述第一输出开关管的第二端和所述第二输出开关管的控制端连接，所述第二输出开关管的第二端接入所述放大模块的初始尾电流。

9.如权利要求7所述的放大器，其特征在于，所述第二输出模块包括第三输出开关管和第四输出开关管，所述第三输出开关管和所述第四输出开关管的第一端分别接地，所述第三输出开关管的第二端与所述第二比较开关管的第二端连接，控制端分别与所述第三输出开关管的第二端和所述第四输出开关管的控制端连接，所述第四输出开关管的第二端接入所述放大模块的初始尾电流。

10.如权利要求7所述的放大器，其特征在于，所述放大模块包括第一输入开关管，第二输入开关管，尾电流管，第一放大开关管，第二放大开关管，第三放大开关管，第四放大开关管，第五放大开关管和第六放大开关管；所述第一输入开关管的控制端作为所述放大模块的第一输入端，所述第二输入开关管的控制端作为所述放大模块的第二输入端，所述第一输入开关管的第一端和所述第二输入开关管的第一端分别和所述尾电流管的第一端连接，所述尾电流管的第一端还分别与所述第一输出模块的输出端和所述第二输出模块的输出端连接，所述尾电流管的第二端接地，控制端与所述固定偏置电压连接，所述第一放大开关管和所述第二放大开关管的第一端分别与所述供电电源连接，所述第一放大开关管的第二端分别与所述第一输入开关管的第二端，所述第一放大开关管的控制端，所述第二放大开关管的控制端，所述第一开关管的控制端和所述第二开关管的控制端连接，所述第二放大开关管的第二端分别与所述第三放大开关管的第一端，所述第三放大开关管的控制端和所述第四放大开关管的控制端连接，所述第三放大开关管的第二端接地，所述第四放大开关管的第一端接地，所述第五放大开关管的第一端分别与所述第二输入开关管的第二端，所述第五放大开关管的控制端和所述第六放大开关管的控制端连接，所述第五放大开关管和所述第六放大开关管的第二端分别与供电电源连接，所述第六放大开关管的第一端与所述第四放大开关管的第二端连接，所述第六放大开关管的第一端作为所述放大模块的输出端。