DE102010001694A1

DE102010001694A1 - Klasse-AB-Ausgangsstufe

Info

Publication number: DE102010001694A1
Application number: DE102010001694A
Authority: DE
Inventors: Dieter Draxelmayr
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: US8400214B2; US20110273230A1; US7999619B2; DE102010001694B4; US20100201446A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe sowie Verfahren und Vorrichtungen zum Anpassen eines Spannungsabfalls an Impedanzen (208, 222) einer derartigen Ausgangsstufe.

Description

Mehrere verschiedene Arten von Verstärkerschaltungsanordnungen können benutzt werden, um Ausgangssignale bereitzustellen. Bei einem Beispiel reproduziert eine Klasse-A-Verstärkerschaltungsanordnung ein gesamtes Eingangssignal, weil ein aktives Element der Klasse-A-Verstärkerschaltungsanordnung wie ein Transistor konstant in einer aktiven Betriebsart ist. Klasse-A-Verstärker haben jedoch typischerweise einen hohen Stromverbrauch, weil das aktive Element nicht aufhört, Strom zu leiten.
Bei einem anderen Beispiel reproduziert eine Klasse-B-Verstärkerschaltungsanordnung das halbe Eingangssignal, da ein aktives Element einer Klasse-B-Verstärkerschaltungsanordnung die Hälfte der Zeit in einer aktiven Betriebsart und die andere Hälfte mit Abschneiden, d. h. in einer inaktiven Betriebsart, verbringt. Klasse-B-Verstärkerschaltungsanordnungen können eine Gegentakt-Anordnung umfassen, welche zwei aktive Elemente umfasst, wobei ein aktives Element während der einen Hälfte einer Eingangswellenform in einer aktiven Betriebsart ist und das andere aktive Element während der anderen Hälfte der Eingangswellenform in einer aktiven Betriebsart ist. Die Eigenschaften von Klasse-B-Verstärkerschaltungsanordnungen können in Abhängigkeit von Lastbedingungen variieren und können unter harmonischer Verzerrung leiden, wenn die Übergabe von einem aktiven Element zu dem anderen nicht korrekt vonstatten geht.
Klasse-AB-Verstärkerschaltungsanordnungen sind eine Mischung zwischen Klasse-A-Verstärkerschaltungsanordnungen und Klasse-B-Verstärkerschaltungsanordnungen. Klasse-AB-Verstärkerschaltungsanordnungen umfassen zwei aktive Elemente, welche jeweils mehr als 50% der Zeit in der aktiven Betriebsart sind, um die Größe der harmonischen Verzerrung zu verringern, wel che während der Übergabe von einem aktiven Element auf das andere auftritt. Ein Einstellen eines Ausgangsruhestroms bei Klasse-AB-Verstärkerschaltungsanordnungen kann problematisch sein.
Manche Klasse-AB-Verstärkerschaltungsanordnungen können einen Stapel von zwei Dioden benutzen, um den Ruhestrom einzustellen. Derartige Anordnungen arbeiten typischerweise jedoch bei niedrigen Versorgungsspannungen nicht zufriedenstellend, weil der Stapel von zwei Dioden eine relativ hohe Versorgungsspannung erfordert. Andere Klasse-AB-Verstärkerschaltungsanordnungen können bei niedrigen Versorgungsspannungen arbeiten, aber können erhöhten Stromverbrauch aufweisen. Beispielsweise kann eine Klasse-AB-Verstärkerschaltungsanordnung Stromspiegel umfassen, welche einen Strom intern erzeugen, und den Strom auf den Ausgang der Schaltungsanordnung spiegeln. Der Stromverbrauch einer derartigen Klasse-AB-Verstärkerschaltungsanordnung ist jedoch verdoppelt. Andere Klasse-AB-Verstärkerschaltungsanordnungen können bei niedrigen Versorgungsspannungen arbeiten und einen niedrigen Stromverbrauch aufweisen, aber können einen schlechten Betriebsspannungsdurchschnitt aufweisen.
Demzufolge ist es eine Aufgabe, verbesserte Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, mit welchen zumindest manche der oben beschriebenen Nachteile zumindest teilweise überwunden werden.
Diesbezüglich wird gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine Vorrichtung nach Anspruch 8 bereitgestellt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Vorrichtung nach Anspruch 14 bereitgestellt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren nach Anspruch 20 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Figuren zeigt die am weitesten links stehende Ziffer eines Bezugszeichens die Figur an, in welcher das Bezugszeichen zum ersten Mal auftritt. Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren oder an verschiedenen Stellen der Beschreibung zeigen ähnliche oder identische Elemente an.
1 ist ein schematisches Diagramm einer Verstärkerschaltungsanordnung, welche benutzt wird, ein verstärktes Eingangssignal von einer Quelle zu einer Last bereitzustellen.
2 ist ein schematisches Diagramm einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung umfassend eine PMOS-Transistorstromspiegelanordnung und eine NMOS-Transistorstromspiegelanordnung.
3 ist ein schematisches Diagramm einer Überwachungsschaltung einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe, wobei die Überwachungsschaltung eine Transkonduktanz-Operationsverstärkeranordnung enthält.
4 ist ein schematisches Diagramm einer Überwachungsschaltung einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe, wobei die Überwachungsschaltung eine Anordnung mit differentiellem Verstärker enthält.
5 ist ein schematisches Diagramm einer Überwachungsschaltung einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe, wobei die Überwachungsschaltung einen differentiellen Differenzverstärker enthält.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Korrigieren einer Fehlanpassung bei einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe.
Im Folgenden wird mindestens eine Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung beschrieben, welche bei niedrigen Versorgungsspannungen betrieben werden kann, wobei ein minimaler Strom erzeugt wird. Weiterhin reagiert mindestens eine im Folgenden beschriebene Klasse-AB-Verstärkerstufenschaltungsanordnung günstig auf eine Versorgungsspannung, das heißt, sie weist einen guten Betriebsspannungsdurchgriff auf. Weiterhin werden im Folgenden Klasse-AB-Verstärkerausgansstufenschaltungsanordnungen beschrieben, welche eine auf Metalloxidhalbleitertransistoren mit negativen Kanal (NMOS-Transistoren) beruhende Stromspiegelanordnung und eine auf Metalloxidhalbleitertransistoren mit positiven Kanal (PMOS-Transistoren) basierende Stromspiegelanordnung umfasst. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann eine Überwachungsschaltung mit einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung gekoppelt werden, um eine Fehlanpassung auszugleichen, welche in der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe auftreten kann.
Gemäß einem Beispiel einer Implementierung umfasst eine Vorrichtung eine erste Stromspiegelanordnung gekoppelt mit einer ersten Eingangssignalanordnung. Die erste Eingangssignalanordnung umfasst eine erste Eingangsstromquelle und eine erste Impedanz. Die Vorrichtung umfasst zudem eine zweite Stromspiegelanordnung gekoppelt mit einer zweiten Eingangssignalanordnung. Die zweite Eingangssignalanordnung umfasst eine zweite Eingangsstromquelle und eine zweite Impedanz. Die erste Stromspiegelanordnung ist mit der zweiten Stromspiegelanordnung gekoppelt.
Gemäß einer anderen Implementierung umfasst eine Vorrichtung einen ersten Transkonduktanz-Operationsverstärker umfassend einen mit einer ersten variablen Stromquelle gekoppelten Ausgangsknoten. Der erste Transkonduktanz-Operationsverstärker bestimmt einen Spannungsabfall einer ersten Impedanz. Die Vorrichtung umfasst zudem einen zweiten Transkonduktanz-Operationsverstärker umfassend einen mit einer zweiten vari ablen Stromquelle gekoppelten Ausgangsknoten. Der zweite Transkonduktanz-Operationsverstärker bestimmt einen Spannungsabfall einer zweiten Impedanz. Der Ausgangsknoten des zweiten Transkonduktanz-Operationsverstärkers ist mit dem Ausgangsknoten des ersten Transkonduktanz-Operationsverstärkers gekoppelt.
Gemäß einer anderen Implementierung umfasst eine Vorrichtung eine Anordnung mit differentiellem Verstärker, welche mit einer ersten Impedanz einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe und mit einer zweiten Impedanz der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe gekoppelt ist. Ein Ausgangsknoten der Anordnung mit differentiellem Verstärker ist mit einer variablen Stromquellenanordnung gekoppelt, und ein oder mehrere Eingangsknoten der Anordnung mit differenziellem Verstärker sind mit der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz gekoppelt.
Gemäß einer anderen Implementierung umfasst ein Verfahren ein Erzeugen eines Ausgangssignals einer ersten Verstärkerschaltung basierend auf einem Spannungsabfall einer ersten Impedanz einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Das Verfahren umfasst zudem das Erzeugen eines Ausgangssignals einer zweiten Verstärkerschaltung basierend auf einem Spannungsabfall einer zweiten Impedanz einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Das Verfahren umfasst weiter das Erzeugen eines Kompensationsstroms, wenn sich der Spannungsabfall der ersten Impedanz von dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz unterscheidet. Der Kompensationsstrom stellt den Spannungsabfall der ersten Impedanz, den Spannungsabfall der zweiten Impedanz oder eine Kombination hiervon ein, so dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz eingestellt werden, näherungsweise gleich zu sein.
1 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 100, welche benutzbar ist, um ein verstärktes Eingangssignal von einer Quelle 102 an eine Last 106 über eine Verstärkereinrichtung 104 bereitzustellen. In manchen Implementierungen kann die Quelle 102 ein oder mehrere Schaltungsanordnungen umfassen, welche der Verstärkereinrichtung 104 ein oder mehrere Eingangssignale bereitstellen. Die Eingangssignale können Hochfrequenzsignale, Audiosignale, digitale Signale oder andere Daten tragende Signale umfassen. Die Last 106 kann eine zusätzliche Einrichtung umfassen, welche die Ausgabe der Verstärkereinrichtung 104 als ein Eingangssignal empfängt. Beispielsweise kann die Last 106 eine Ausgabeeinrichtung wie einen Lautsprecher, eine Analog-Digital-Wandlerschaltung, einen Mischer oder eine Kombination hiervon enthalten. Bei manchen Implementierungen kann die Vorrichtung 100 in einem Hochgeschwindigkeitsverstärker enthalten sein.
Die Verstärkereinrichtung 104 umfasst eine Eingangsstufe 108 und eine Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110. Bei einer beispielhaften Implementierung kann die Eingangsstufe 108 ein oder mehrere Einrichtungen wie Operationsverstärker umfassen, um Signale von der Quelle 102 zu modifizieren und die modifizierten Signale der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110 bereitzustellen. Die Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110 kann dann die Signale von der Quelle 102 weiter modifizieren und diese weiter modifizierten Signale der Last 106 bereitstellen. Bei einer bestimmten Implementierung kann die Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110 eine PMOS-Transistorstromspiegelanordnung und eine NMOS-Transistorstromspiegelanordnung umfassen. Eine Impedanz wie ein Widerstand oder eine Anordnung von Transistoren kann zwischen die Transistoren der PMOS-Stromspiegelanordnung gekoppelt sein. Eine zusätzliche Impedanz kann zwischen die Transistoren der NMOS-Stromspiegelanordnung gekoppelt sein. Die Schaltungsanordnung der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110 ist eingerichtet, eine gute Regelung eines Ausgangsruhestroms bereitzustellen, während sie bei niedrigen Versorgungsspannungen oder bei hohen Versorgungsspannungen arbeitet, wobei ein guter Betriebsspannungsdurchgriff und ein minimaler Stromverbrauch vorliegen.
Bei manchen Implementierungen kann eine Überwachungsschaltung 112 in der Verstärkereinrichtung 104 benutzt werden, um eine Fehlanpassung in der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110 zu verringern. Bei einer veranschaulichenden Implementierung kann die Überwachungsschaltung 112 einen ersten Transkonduktanz-Operationsverstärker (OTA) umfassen, um basierend auf einem Spannungsabfall einer zwischen Transistoren einer PMOS-Stromspiegelanordnung der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110 gekoppelten Impedanz einen Ausgangsstrom zu erzeugen. Die Überwachungsschaltung 112 kann zudem einen zweiten Transkonduktanz-Operationsverstärker umfassen, um einen Ausgangsstrom basierend auf einem Spannungsabfall einer zwischen Transistoren einer NMOS-Stromspiegelanordnung der Klasse-AB-Verstärkerausgangsschaltung 110 gekoppelten zweiten Impedanz einen Ausgangsstrom zu erzeugen. Die Ausgangsströme des ersten Transkonduktanz-Operationsverstärkers und des zweiten Transkonduktanz-Operationsverstärkers der Überwachungsschaltung 112 können benutzt werden, einen Kompensationsstrom zu erzeugen, um die Spannungsabfälle der Impedanz der Stromspiegelanordnung der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110 zu regulieren, so dass die Spannungsabfälle zumindest näherungsweise gleich sind, um eine gute Steuerung des Ausgangsruhestroms der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110 zu erreichen.
In manchen Fällen sind die Impedanzwerte der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz näherungsweise gleich, und der Spannungsabfall der ersten Impedanz und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz können näherungsweise gleich sein, wenn die erste Impedanz und die zweite Impedanz näherungsweise den gleichen Strom empfangen. In anderen Fällen können die Impedanzwerte der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz unterschiedlich sein, und der der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz bereitgestellte Strom kann der Differenz bzw. dem Verhältnis zwischen den Impedanzwerten entsprechen, so dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz näherungsweise gleich sind. Beispielsweise wäre, wenn der Impedanzwert der ersten Impedanz größer als der der zweiten Impedanz ist, der der ersten Impedanz bereitgestellte Strom geringer als der der zweiten Impedanz bereitgestellte Strom.
Bei einer anderen veranschaulichenden Implementierung kann die Überwachungsschaltung 112 eine Anordnung mit differenziellem Verstärker umfassen, um eine Fehlanpassung in der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110 auszugleichen. Beispielsweise kann die Überwachungsschaltung 112 einen ersten differenziellen Verstärker umfassen, um einen Spannungsabfall einer zwischen Transistoren einer PMOS-Stromspiegelanordnung der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 112 gekoppelten ersten Impedanz zu bestimmen. Die Überwachungsschaltung 112 kann zudem einen zweiten differenziellen Verstärker umfassen, um einen Spannungsabfall einer zwischen Transistoren einer NMOS-Stromspiegelanordnung der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 110 gekoppelten zweiten Impedanz zu bestimmen. Der erste differenzielle Verstärker und der zweite differenzielle Verstärker können mit einem dritten differenziellen Verstärker gekoppelt sein, welcher ein oder mehrere variable Hilfsstromquellen treibt, um einen Kompensationsstrom zu erzeugen, wenn es einen Unterschied zwischen dem Spannungsabfall der ersten Impedanz und dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz gibt. Bei einer alternativen Implementierung kann die Anordnung mit differenziellem Verstärker einen differenziellen Differenzverstärker umfassen, welcher eine Ausgabe produziert, welcher die ein oder mehreren variablen Hilfsstromquellen treibt, einen Kompensationsstrom zu erzeugen, wenn es einen Unterschied zwischen dem Spannungsabfall der ersten Impedanz und dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz gibt.
Ein differenzieller Differenzverstärker ist beispielsweise ein Verstärker, welcher als Ausgangssignal die Differenz zwischen zwei differenziellen Eingangssignalen ausgibt. Unter einem differenziellem Verstärker, teilweise auch als Differenzverstärker bezeichnet, wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Verstärker verstanden, welcher ein Ausgangssignal in Ab hängigkeit von einem differenziellen Eingangssignal bzw. der Differenz zweier einendiger Eingangssignale liefert.
2 ist ein schematisches Diagramm einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung 200 umfassend eine PMOS-Transistorstromspiegelanordnung und eine NMOS-Transistorstromspiegelanordnung. Die PMOS-Transistorstromspiegelanordnung umfasst einen ersten PMOS-Transistor 202 und einen zweiten PMOS-Transistor 204. Die PMOS-Transistorstromspiegelanordnung ist mit einer ersten Eingangssignalanordnung 206 gekoppelt. Die erste Eingangssignalanordnung 206 umfasst eine erste Impedanz 208 und eine erste Eingangsstromquelle 210. Ein Gate des ersten PMOS-Transistors 202 ist mit der ersten Impedanz 208 gekoppelt, und ein Drain des ersten PMOS-Transistors 202 ist mit einer Referenzstromquelle 212 gekoppelt. Eine Source des ersten PMOS-Transistors 202 ist mit einer Versorgungsspannung V_DD gekoppelt. Ein Gate des zweiten PMOS-Transistors 204 ist mit der ersten Impedanz 204 und mit der ersten Eingangsstromquelle 210 gekoppelt, und ein Drain des zweiten PMOS-Transistors 204 ist mit einem Ausgangsanschluss 214 gekoppelt. Zudem ist eine Source des zweiten PMOS-Transistors 204 mit der Versorgungsspannung V_DD gekoppelt.
Die NMOS-Transistorstromspiegelanordnung umfasst einen ersten NMOS-Transistor 216 und einen zweiten NMOS-Transistor 218. Die NMOS-Transistorstromspiegelanordnung ist mit einer zweiten Eingangssignalanordnung 220 gekoppelt. Die zweite Eingangssignalanordnung 220 umfasst eine zweite Impedanz 222 und eine zweite Eingangsstromquelle 224. Ein Gate des ersten NMOS-Transistors 216 ist mit der zweiten Impedanz 222 gekoppelt, und ein Drain des ersten NMOS-Transistors 216 ist mit der Referenzstromquelle 212 gekoppelt. Eine Source des ersten NMOS-Transistors 216 ist mit einer Masse 226 gekoppelt. Ein Gate des zweiten NMOS-Transistors 218 ist mit der zweiten Impedanz 222 und mit der zweiten Eingangsstromquelle 224 gekoppelt. Ein Drain des zweiten NMOS-Transistors 218 ist mit dem Ausgangsanschluss 214 gekoppelt, und eine Source des zweiten NMOS-Transistors 218 ist mit Masse 226 gekoppelt.
Bei manchen Implementierungen kann die Referenzstromquelle 212 durch zwei separate einander angepasste Stromquellen ersetzt werden, um geeignete Vorspannungsströme für die PMOS-Transistorstromspiegelanordnung und die NMOS-Transistorstromspiegelanordnung bereitzustellen. Beispielsweise kann eine der einander angepassten Stromquellen den ersten PMOS-Transistor 202 treiben, und die andere Stromquelle kann den ersten NMOS-Transistor 216 treiben.
Bei einer veranschaulichenden Implementierung können die erste Eingangsstromquelle 210, die zweite Eingangsstromquelle 224 oder eine Kombination hiervon einen negativen Eingangsstrom erzeugen, welcher die Spannung an dem Gate des zweiten PMOS-Transistors 204 und die Spannung an dem Gate des zweiten NMOS-Transistors 218 verringert. In Antwort auf einen negativen Eingangsstrom kann der zweite PMOS-Transistor 204 einen vergrößerten Ausgangsstrom liefern, in dem er einen gesteigerten Source-Drain-Strom erzeugt, welcher einen Strompfad zwischen der Versorgungsspannung V_DD und dem Ausgangsanschluss 214 bereitstellt. Der Ausgangsstrom des zweiten NMOS-Transistors 218 nimmt in Antwort auf einen negativen Eingangsstrom ab. In manchen Fällen, beispielsweise bei einem großen Eingangsstrom, wird der Ausgangsstrom des zweiten NMOS-Transistors 218 abgeschnitten, und der zweite NMOS-Transistor 218 leitet keinen Strom. Auf diese Weise weisen die Ausgangstransistoren 204 und 218 das gewünschte Gegentakt-Verhalten basierend auf einem negativen Eingangsstrom aus.
Bei einer anderen erläuternden Implementierung können die erste Eingangsstromquelle 210, die zweite Eingangsstromquelle 224 oder eine Kombination hiervon einen positiven Eingangsstrom erzeugen, welcher die Spannung des Gates des zweiten PMOS-Transistors 204 erhöht und die Spannung des Gates des zweiten NMOS-Transistors 218 erhöht. In Antwort auf einen positiven Eingangsstrom liefert der zweite NMOS-Transistor 218 einen erhöhten Ausgangsstrom, während der Ausgangsstrom des zweiten PMOS-Transistors 204 abnimmt. In manchen Fällen, beispielsweise bei einem großen Eingangsstrom, wird der Ausgangsstrom des zweiten PMOS-Transistors 204 abgeschnitten, das heißt, der zweite PMOS-Transistor 204 leitet keinen Strom von der Versorgungsspannung V_DD zu dem Ausgangsanschluss 214. Auf diese Weise zeigen die Ausgangstransistoren 204 und 218 das gewünschte Gegentaktverhalten basierend auf einen positiven Eingangsstrom.
Bei einer weiteren veranschaulichenden Implementierung tritt ein Ruhezustand der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung 200 auf, wenn durch die erste Eingangsstromquelle 210 oder die zweite Eingangsstromquelle 224 kein Strom bereitgestellt wird. In dem Ruhezustand wird der durch die Referenzstromquelle 218 bereitgestellte Strom durch den zweiten PMOS-Transistor 204 und den zweiten NMOS-Transistor 218 gespiegelt. Unter manchen Umständen können die erste Eingangsstromquelle 210, die zweite Eingangsstromquelle 224 oder eine Kombination hiervon einen gewissen Strom während des Ruhezustands generieren, was einen Fehlanpassungszustand hervorrufen kann.
3 ist ein schematisches Diagramm einer Überwachungsschaltung 300 einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung, wie der Klasse-AB-Ausgangsstufenanordnung 200 der 2. Die Überwachungsschaltung 300 kann eingerichtet sein, eine Fehlanpassung auszugleichen, welche in der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung auftritt. Eine Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung, welche größere Transistoren aufweist und einen genauen Steuerstrom empfängt, kann eine minimale Fehlanpassung aufweisen. Wenn Transistoren einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung jedoch eine geringere Größe aufweisen, wie beispielsweise es bei Transistoren eines Hoch geschwindigkeitsverstärkers häufig der Fall ist, kann eine Fehlanpassung einen nachteiligen Effekt auf die Steuerung des Ruhestroms haben.
Die Überwachungsschaltung 300 umfasst eine erste Impedanz 302 einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Bei manchen Implementierungen kann die erste Impedanz 302 der Impedanz 208 der 2 entsprechen. Ein erster Knoten der ersten Impedanz 302 ist bei dem dargestellten Beispiel mit einem Tiefpassfilter 304 gekoppelt, und ein zweiter Knoten der ersten Impedanz 302 ist mit einem Tiefpassfilter 306 gekoppelt. Zudem sind der erste Knoten und der zweite Knoten der ersten Impedanz 302 mit einer ersten variablen Hilfsstromquelle 308 gekoppelt. Bei manchen Implementierungen kann die erste variable Hilfsstromquelle 308 parallel zu der ersten Stromquelle 210 der 2 geschaltet sein. Bei anderen Implementierungen können die erste variable Hilfsstromquelle 308 und die erste Stromquelle 210 der 2 die gleiche Stromquelle repräsentieren. Beispielsweise kann ein Ausgangsstrom der Überwachungsschaltung 300 und ein Eingangsstrom zu der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 200 durch eine Summationsschaltung (nicht gezeigt) wie einem Operationsverstärker kombiniert werden und einer einzigen Stromquelle 308/210 zugeführt werden, welche einen Strom über die erste Impedanz 302/208 bereitstellt.
Die Überwachungsschaltung 300 umfasst zudem eine zweite Impedanz 310 einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Bei manchen Implementierungen kann die zweite Impedanz 310 der Impedanz 222 der 2 entsprechen. Ein erster Knoten der zweiten Impedanz 310 kann mit einem Tiefpassfilter 312 gekoppelt sein, und ein zweiter Knoten der zweiten Impedanz 310 kann mit einem Tiefpassfilter 314 gekoppelt sein. Der erste Knoten und der zweite Knoten der zweiten Impedanz 310 sind zudem mit einer zweiten variablen Hilfsstromquelle 316 gekoppelt. Bei manchen Implementierungen kann die zweite variable Hilfsstromquelle 316 parallel zu der zweiten Stromquelle 224 der 2 geschaltet sein. Bei anderen Implementierungen können die zweite variable Hilfsstromquelle 316 und die zweite Stromquelle 224 der 2 die gleiche Stromquelle repräsentieren. Beispielsweise können ein Ausgangsstrom der Überwachungsschaltung 300 und ein Eingangsstrom zu der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 200 in einer Summationsschaltung (nicht gezeigt) wie einem Operationsverstärker kombiniert werden und einer einzigen Stromquelle 316/224 zugeführt werden, welche einen Strom über die zweite Impedanz 310/222 bereitstellt. In bestimmten Implementierungen wie bei linearen Schaltungen und kleinen Eingangssignalen können die Tiefpassfilter 304, 306, 312, 314 unnötig sein und somit weggelassen werden.
Zudem umfasst die Überwachungsschaltung 300 einen ersten Transkonduktanz-Operationsverstärker 318 (OTA, vom Englischen Operational Transconductance Amplifier). Ein nicht invertierender Knoten des ersten OTA 318 ist mit dem Tiefpassfilter 306 gekoppelt, und ein invertierender Knoten des ersten OTA 318 ist mit dem Tiefpassfilter 304 gekoppelt. Ein Ausgangsknoten des ersten OTA 318 ist mit der ersten variablen Hilfsstromquelle 308 gekoppelt.
Weiter umfasst die Überwachungsschaltung 300 einen zweiten Transkonduktanz-Operationsverstärker (OTA) 320. Ein nicht invertierender Knoten des zweiten OTA 320 ist mit dem Tiefpassfilter 312 gekoppelt, und ein invertierender Knoten des zweiten OTA 320 ist mit dem Tiefpassfilter 314 gekoppelt. Ein Ausgangsknoten des zweiten OTA 320 ist mit der zweiten variablen Hilfsstromquelle 316 gekoppelt. Zudem ist der Ausgangsknoten des zweiten OTA 320 mit dem Ausgangsknoten des ersten OTA 318 gekoppelt.
Bei einer veranschaulichenden Implementierung kann der erste OTA 318 einen Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 bestimmen, und der zweite OTA 320 kann einen Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 bestimmen. Der Ausgangsstrom des ersten OTA 318 bezieht sich auf den Spannungsabfall der ersten Impedanz 302, und der Ausgangsstrom des zweiten OTA 320 bezieht sich auf den Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310. Bei manchen Implementierungen sind der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 näherungsweise gleich. Wenn der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 näherungsweise gleich sind, heben sich die jeweiligen Ausgangsströme des ersten OTA 318 und des zweiten OTA 320 auf und weisen eine Summe von Null oder näherungsweise Null auf.
Bei anderen Implementierungen kann der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 sich von dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 unterscheiden. Beispielsweise können der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 aufgrund unterschiedlicher Ströme über die erste Impedanz 302 und die zweite Impedanz 310 der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe unterschiedlich sein. Um dies zu veranschaulichen kann es beispielsweise vorkommen, dass während eines Ruhezustands der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe eine erste Stromquelle der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe einen leicht positiven Strom erzeugen kann und/oder eine zweite Stromquelle der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe einen geringfügigen negativen Strom erzeugen kann. Dementsprechend würde eine mit der ersten Stromquelle gekoppelte Impedanz einen anderen Spannungsabfall aufweisen als eine mit der zweiten Stromquelle gekoppelte Impedanz, was zu einer Fehlanpassung der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe führen würde.
Wenn der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 unterschiedlich sind, treiben der Ausgangsstrom des ersten OTA 318 und der Ausgangsstrom des zweiten OTA 320 die erste variable Hilfsstromquelle 308, die zweite variable Hilfsstromquelle 316 oder eine Kombination davon, einen Kompensationsstrom zu erzeugen, so dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 eingestellt werden, näherungsweise gleich zu sein. Somit beruht die Überwachungsschaltung 300 auf einer geschlossenen Regelschleife, um den Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und den Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 einander anzugleichen, so dass die Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe die Effekte der Fehlanpassung vermeiden wird und anschließend einen korrekten Ausgangsstrom wie spezifiziert erzeugen wird.
Bei manchen Implementierungen können, wenn der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 unterschiedlich sind, die erste variable Hilfsstromquelle 308 und die zweite variable Hilfsstromquelle 316 die kombinierten Ausgangsströme des ersten OTA 318 und des zweiten OTA 320 empfangen und jeweilige Kompensationsströme derart generieren, dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 eingestellt werden, näherungsweise gleich zu sein. Beispielsweise kann, wenn während des Ruhezustands der ersten Impedanz 302 ein geringfügiger negativer Strom bereitgestellt wird, die erste variable Hilfsstromquelle 308 einen entsprechend geringen positiven Kompensationsstrom bereitstellen. Weiterhin kann, wenn ein geringfügiger positiver Strom der ersten Impedanz 302 während des Ruhezustands bereitgestellt wird, die erste variable Hilfsstromquelle 308 einen geringfügigen negativen Kompensationsstrom bereitstellen. Bei einem anderen Beispiel kann, wenn der zweiten Impedanz 310 während des Ruhezustands ein geringfügiger positiver Strom bereitgestellt wird, die zweite variable Hilfsstromquelle 316 einen geringfügigen negativen Kompensationsstrom bereitstellen. Weiterhin kann, wenn der zweiten Impedanz 310 während des Ruhezustands ein geringfügiger negativer Strom bereitgestellt wird, die zweite variable Hilfsstromquelle 316 einen geringfügig positiven Kompensationsstrom bereitstellen.
Bei anderen Implementierungen kann die Überwachungsschaltung 300 eine variable Hilfsstromquelle statt der ersten variablen Hilfsstromquelle 308 und der zweiten variablen Hilfsstromquelle 316 wie in 3 gezeigt umfassen. Beispielsweise kann die Überwachungsschaltung 300 eine variable Hilfsstromquelle umfassen, um der ersten Impedanz 302 einen Kompensationsstrom bereitzustellen. Bei diesem Beispiel stellt, wenn der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 unterschiedlich sind, die variable Hilfsstromquelle der ersten Impedanz 302 basierend auf den Ausgangssignalen des ersten OTA 318 und des zweiten OTA 320 einen Kompensationsstrom bereit, so dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 eingestellt werden, näherungsweise gleich zu sein. Bei einem anderen Beispiel kann die Überwachungsschaltung 300 eine variable Hilfsstromquelle umfassen, um der zweiten Impedanz 310 einen Kompensationsstrom bereitzustellen. Bei diesem Beispiel stellt, wenn der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 unterschiedlich sind, die variable Hilfsstromquelle der zweiten Impedanz 310 basierend auf den Ausgangssignalen des ersten OTA 318 und des zweiten OTA 320 einen Kompensationsstrom derart bereit, dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz 302 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 310 eingestellt werden, näherungsweise gleich zu sein.
4 ist ein schematisches Diagramm einer Überwachungsschaltung 400 einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung wie beispielsweise der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenanordnung 200 der 2. Die Überwachungsschaltung 400 kann eingerichtet sein, eine Fehlanpassung auszugleichen, welche in der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung auftritt.
Die Überwachungsschaltung 400 umfasst eine erste Impedanz 402 einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Bei manchen Implementierungen kann die erste Impedanz 402 der ersten Impedanz 208 der 2 entsprechen. Ein erster Knoten der ersten Im pedanz 402 kann mit einem Tiefpassfilter 404 gekoppelt sein, und ein zweiter Knoten der ersten Impedanz 402 kann mit einem Tiefpassfilter 406 gekoppelt sein. Zudem sind der erste Knoten und der zweite Knoten der ersten Impedanz 402 mit einer ersten variablen Hilfsstromquelle 408 gekoppelt. Bei manchen Implementierungen kann die erste variable Hilfsstromquelle 408 parallel zu der ersten Stromquelle 210 der 2 geschaltet sein, während bei anderen Implementierungen die erste variable Hilfsstromquelle 408 und die erste Hilfsstromquelle 210 der 2 die gleiche Stromquelle darstellen können.
Die Überwachungsschaltung 400 umfasst zudem eine zweite Impedanz 410 einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Bei manchen Implementierungen kann die zweite Impedanz 410 der zweiten Impedanz 222 der 2 entsprechen. Ein erster Knoten der zweiten Impedanz 410 kann mit einem Tiefpassfilter 402 gekoppelt sein, und ein zweiter Knoten der zweiten Impedanz 410 kann mit einem Tiefpassfilter 414 gekoppelt sein. Der erste Knoten und der zweite Knoten der zweiten Impedanz 410 sind zudem mit einer zweiten variablen Hilfsstromquelle 416 gekoppelt. Bei manchen Implementierungen kann die zweite variable Hilfsstromquelle 416 parallel zu der zweiten Stromquelle 224 der 2 geschaltet sein, während bei anderen Implementierungen die zweite variable Hilfsstromquelle 416 und die zweite Stromquelle 224 der 2 die gleiche Stromquelle darstellen können. Bei manchen Implementierungen können die Tiefpassfilter 404, 406, 412, 414 unnötig sein und daher weggelassen werden.
Zudem umfasst die Überwachungsschaltung 400 einen ersten differenziellen Verstärker 418. Ein nicht invertierender Knoten des ersten differenziellen Verstärkers 418 ist mit dem Tiefpassfilter 406 gekoppelt, und ein invertierender Knoten des ersten differenziellen Verstärkers 418 ist mit dem Tiefpassfilter 404 gekoppelt. Weiter umfasst die Überwachungsschaltung 400 einen zweiten differenziellen Verstärker 420. Ein invertierender Knoten des zweiten differenziellen Verstärkers 420 ist mit dem Tiefpassfilter 412 gekoppelt, und ein nicht invertierender Knoten des zweiten differentiellen Verstärkers 420 ist mit dem Tiefpassfilter 414 gekoppelt. Ein Ausgangsknoten des ersten differenziellen Verstärkers 418 ist mit einem nicht invertierenden Knoten eines dritten differenziellen Verstärkers 422 gekoppelt, und ein Ausgangsknoten des zweiten differenziellen Verstärkers 420 ist mit einem invertierenden Knoten des dritten differenziellen Verstärkers 422 gekoppelt. Der Ausgangsknoten des dritten differenziellen Verstärkers 422 ist in einer negativen Rückkopplungsschleife mit der ersten variablen Hilfsstromquelle 408 und der zweiten variablen Hilfsstromquelle 416 gekoppelt.
Bei einer veranschaulichenden Implementierung kann der erste differenzielle Verstärker 418 einen Spannungsabfall der ersten Impedanz 402 bestimmen und dem dritten differenziellen Verstärker 422 ein entsprechendes Ausgangssignal bereitstellen. Der zweite differenzielle Verstärker 420 kann einen Spannungsabfall der zweiten Impedanz 410 bestimmen und dem dritten differenziellen Verstärker 422 ein entsprechendes Ausgangssignal bereitstellen. Der dritte differenzielle Verstärker 422 kann bestimmen, ob es einen Unterschied zwischen dem Spannungsabfall der ersten Impedanz 402 und dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz 410 gibt oder nicht. Das Ausgangssignal des dritten differenziellen Verstärkers 422 treibt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die erste variable Hilfsstromquelle 408 und die zweite variable Hilfsstromquelle 410. Wenn es beispielsweise einen Unterschied zwischen dem Spannungsabfall der ersten Impedanz 402 und dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz 410 gibt, kann der dritte differenzielle Verstärker 422 die erste variable Hilfsstromquelle 408, die zweite variable Hilfsstromquelle 416 oder eine Kombination hiervon treiben, einen Kompensationsstrom zu erzeugen, so dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz 402 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 410 eingestellt werden, näherungsweise gleich zu sein.
Weiter kann die Überwachungsschaltung 400 alternativ auch nur mit einer variablen Hilfsstromquelle anstatt mit der ersten variablen Hilfsstromquelle 408 und der zweiten variablen Hilfsstromquelle 416 wie in 4 gezeigt implementiert sein. Die einzige variable Hilfsstromquelle kann dann mit der ersten Impedanz 402 oder der zweiten Impedanz 410 gekoppelt sein. Die einzige variable Hilfsstromquelle kann einen Kompensationsstrom für die erste Impedanz 402 oder die zweite Impedanz 410 basierend auf dem Ausgangssignal des dritten differenziellen Verstärkers 422 bereitstellen, wenn der Spannungsabfall der ersten Impedanz 402 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 410 unterschiedlich sind, so dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz 402 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 410 eingestellt werden, näherungsweise gleich zu sein.
5 ist ein schematisches Diagramm einer Überwachungsschaltung 500 einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung, wie beispielsweise der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung 200 der 2. Die Überwachungsschaltung 500 kann eingerichtet sein, eine Fehlanpassung auszugleichen, welche in der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufenschaltungsanordnung auftritt.
Die Überwachungsschaltung 500 umfasst eine erste Impedanz 502 einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Bei manchen Implementierungen kann die erste Impedanz 502 der ersten Impedanz 208 der 2 entsprechen. Ein erster Knoten der ersten Impedanz 502 kann mit einem Tiefpassfilter 504 gekoppelt sein, und ein zweiter Knoten der ersten Impedanz 502 kann mit einem Tiefpassfilter 506 gekoppelt sein. Zudem sind der erste Knoten und der zweite Knoten der ersten Impedanz 502 mit einer ersten variablen Hilfsstromquelle 508 gekoppelt. Bei manchen Implementierungen kann die erste variable Hilfsstromquelle 508 parallel zu der ersten Stromquelle 210 der 2 geschaltet sein, während bei anderen Implementierungen die ers te variable Hilfsstromquelle 508 und die erste Stromquelle 210 der 2 die gleiche Stromquelle darstellen können.
Die Überwachungsschaltung 500 umfasst zudem eine zweite Impedanz 510 einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Bei manchen Implementierungen kann die zweite Impedanz 510 der zweiten Impedanz 222 der 2 entsprechen. Ein erster Knoten der zweiten Impedanz 510 kann mit einem Tiefpassfilter 512 gekoppelt sein, und ein zweiter Knoten der zweiten Impedanz 510 kann mit einem Tiefpassfilter 514 gekoppelt sein. Der erste Knoten und der zweite Knoten der zweiten Impedanz 510 sind zudem mit einer zweiten variablen Hilfsstromquelle 516 gekoppelt. Bei manchen Implementierungen kann die zweite variable Hilfsstromquelle 516 parallel mit der zweiten Stromquelle 224 aus 2 geschaltet sein, während bei anderen Implementierungen die zweite variable Hilfsstromquelle 516 und die zweite Stromquelle 224 der 2 die gleiche Stromquelle darstellen können. Weiter sind bei manchen Implementierungen die Tiefpassfilter 504, 506, 512, 514 unnötig und können somit weggelassen werden.
Zudem umfasst die Überwachungsschaltung 500 einen differenziellen Differenzverstärker 518. Ein erster nicht invertierender Knoten des differenziellen Differenzverstärkers 518 ist mit dem Tiefpassfilter 506 gekoppelt, und ein erster invertierender Knoten des differenziellen Differenzverstärkers 518 ist mit dem Tiefpassfilter 504 gekoppelt. Weiterhin ist ein zweiter invertierender Knoten des differenziellen Differenzverstärkers 518 mit dem Tiefpassfilter 512 gekoppelt, und ein zweiter nicht invertierender Knoten des differenziellen Differenzverstärkers 518 ist mit dem Tiefpassfilter 514 gekoppelt. Ein Ausgangsknoten des differenziellen Differenzverstärkers 518 ist in einer negativen Rückkopplungsschleife mit der ersten variablen Hilfsstromquelle 508 und der zweiten variablen Hilfsstromquelle 516 gekoppelt.
Bei einer veranschaulichenden Implementierung kann der differenzielle Differenzverstärker 518 einen Spannungsabfall der ersten Impedanz 502 und einen Spannungsabfall der zweiten Impedanz 510 bestimmen. Der differenzielle Differenzverstärker 518 kann zudem bestimmen, ob eine Differenz zwischen dem Spannungsabfall der ersten Impedanz 502 und dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz 510 vorliegt. Das Ausgangssignal des differenziellen Differenzverstärkers 518 kann die erste variable Hilfsstromquelle 508 und die zweite variable Hilfsstromquelle 516 treiben. Beispielsweise kann, wenn es einen Unterschied zwischen dem Spannungsabfall der ersten Impedanz 502 und dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz 510 gibt, der differenzielle Differenzverstärker 518 die erste variable Hilfsstromquelle 508, die zweite variable Hilfsstromquelle 516 oder eine Kombination hiervon treiben, um einen Kompensationsstrom derart zu erzeugen, dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz 502 und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz 510 eingestellt werden, näherungsweise gleich zu sein.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zum Korrigieren einer Fehlanpassung in einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Das Verfahren 600 kann eine Überwachungsschaltung benutzen, um eine Fehlanpassung in der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe zu korrigieren. Die Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe kann die in 2 dargestellte Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe 200 sein, und die Überwachungsschaltung kann die in 3 gezeigte Überwachungsschaltung 300, die in 4 gezeigte Überwachungsschaltung 400 oder die in 5 gezeigte Überwachungsschaltung 500 sein. Die Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe und die Überwachungsschaltung können ein Teil eines Hochgeschwindigkeitsverstärkers sein.
Details von Ausführungsbeispielen von Verfahren werden unten beschrieben. Es ist zu bemerken, dass bestimmte Vorgänge nicht notwendiger Weise in der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden müssen, modifiziert werden können und/oder vollständig weggelassen werden können, abhängig von den Umständen. Die beschriebenen Vorgänge können durch einen Computer, Prozessor oder andere Recheneinrichtungen basierend auf auf einem oder mehreren Computer lesbaren Medien gespeicherten Instruktionen implementiert sein. Die Computer lesbaren Medien können jedes verfügbare Medium sein, auf welches eine Recheneinrichtung zugreifen kann, um die darauf gespeicherten Instruktionen auszuführen.
Bei 602 umfasst das Verfahren 600 das Erzeugen eines Ausgangssignals einer ersten Verstärkerschaltung wie beispielsweise einen Transkonduktanz-Operationsverstärker (OTA) oder einen differenziellen Verstärker basierend auf einem Spannungsabfall einer ersten Impedanz einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Die erste Impedanz kann die Impedanz 208 der 2 und/oder die Impedanz 302 der 3 oder die Impedanz 402 der 4 sein. Zudem kann die erste Verstärkerschaltung der erste OTA 318 der 3 oder der erste differenzielle Verstärker 418 der 4 sein. Bei 604 erzeugt eine zweite Verstärkerschaltung wie ein OTA oder ein differenzieller Verstärker ein Ausgangssignal basierend auf einem Spannungsabfall einer zweiten Impedanz einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe. Die zweite Impedanz kann die Impedanz 222 der 2 und/oder die Impedanz der 3 oder die Impedanz 410 der 4 sein. Die zweite Verstärkerschaltung kann der zweite OTA 320 der 3 oder der zweite differenzielle Verstärker 420 der 4 sein. Bei manchen Implementierungen können die erste Verstärkerschaltung und die zweite Verstärkerschaltung die Funktionalität des differenziellen Differenzverstärkers 518 der 5 repräsentieren, und die Impedanz 502 der 5 kann die erste Impedanz und die Impedanz 510 der 5 kann die zweite Impedanz repräsentieren. Die zweite Impedanz kann die Impedanz 222 der 2 und/oder die Impedanz 310 der 3, oder die Impedanz 410 der 4 sein.
Bei einer Entscheidung 606 umfasst das Verfahren 600 das Bestimmen, ob der Spannungsabfall der ersten Impedanz und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz unterschiedlich sind. Wenn es keinen Unterschied zwischen dem Spannungsabfall der ersten Impedanz und dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz gibt, kehrt das Verfahren nach 602 zurück. Wenn es eine Differenz zwischen dem Spannungsabfall der ersten Impedanz und einen Spannungsabfall der zweiten Impedanz gibt, fährt das Verfahren bei 60 fort. Bei 608 wird ein Kompensationsstrom derart erzeugt, dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz eingestellt werden, näherungsweise gleich zu sein. Der Kompensationsstrom kann durch ein oder mehrere Stromquellen der Überwachungsschaltung erzeugt werden. Bei Implementierungen, bei welchen die erste Verstärkerschaltung und die zweite Verstärkerschaltung OTAs sind, können die ein oder mehreren Stromquellen durch die Ausgangsströme der OTAs getrieben werden. Weiterhin können bei Implementierungen, bei denen die erste Verstärkerschaltung und die zweite Verstärkerschaltung differenzielle Verstärker sind, die Ausgangssignale der differenziellen Verstärker einem zusätzlichen differenziellen Verstärker zugeführt werden, welcher ein Ausgangssignal erzeugt, um die ein oder mehreren Stromquellen zu treiben.
In der obigen Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen wurden die Begriffe ”gekoppelt” und ”verbunden” benutzt, um zu beschreiben, wie verschiedene Elemente verbunden sind. Derartige Verbindungen können entweder direkt oder indirekt, das heißt über dazwischenliegende Elemente führend, sein. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Vorrichtung (200) umfassend: eine erste Stromspiegelanordnung (202, 204) gekoppelt mit einer ersten Eingangssignalanordnung (206), wobei die erste Eingangssignalanordnung (206) eine erste Eingangsstromquelle (210) und eine erste Impedanz (208) umfasst, und eine zweite Stromspiegelanordnung (216, 218) gekoppelt mit einer zweiten Eingangssignalanordnung (220), wobei die zweite Eingangssignalanordnung (220) eine zweite Eingangsstromquelle (224) und eine zweite Impedanz (222) umfasst, und wobei die zweite Stromspiegelanordnung (216, 218) mit der ersten Stromspiegelanordnung (202, 204) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Stromspiegelanordnung (202, 204) einen ersten PMOS-Transistor (202) und einen zweiten PMOS-Transistor (204) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Gate des ersten PMOS-Transistors (202) mit der ersten Impedanz (208) gekoppelt ist und ein Drain des ersten PMOS-Transistors (202) mit einer Referenzstromquelle (212) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Gate des zweiten PMOS-Transistors (204) mit der ersten Impedanz (208) und mit der ersten Eingangsstromquelle (210) gekoppelt ist, ein Drain des zweiten PMOS-Transistors (204) mit einem Ausgangsanschluss (214) gekoppelt ist und eine Source des zweiten PMOS-Transistors (204) mit einer Versorgungsspannung (V_DD) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die zweite Stromspiegelanordnung einen ersten NMOS-Transistor (216) und einen zweiten NMOS-Transistor (218) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Gate des ersten NMOS-Transistors (216) mit der zweiten Impedanz (222) gekop pelt ist, ein Drain des ersten NMOS-Transistors (216) mit der Referenzstromquelle (212) gekoppelt ist und eine Source des ersten NMOS-Transistors (216) mit Masse gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein Gate des zweiten NMOS-Transistors (218) mit der zweiten Impedanz (222) und mit der zweiten Eingangsstromquelle (224) gekoppelt ist, ein Drain des zweiten NMOS-Transistors (218) mit einem Ausgangsanschluss (214) gekoppelt ist und eine Source des zweiten NMOS-Transistors (218) mit Masse (226) gekoppelt ist.
Vorrichtung (300) umfassend: einen ersten Transkonduktanz-Operationsverstärker (318), wobei ein Ausgangsknoten des ersten Transkonduktanz-Operationsverstärkers (318) mit einer ersten variablen Stromquelle (308) gekoppelt ist, wobei der erste Transkonduktanz-Operationsverstärker (318) eingerichtet ist, einen Spannungsabfall einer ersten Impedanz (302) zu bestimmen, und einen zweiten Transkonduktanz-Operationsverstärker (320), wobei ein Ausgangsknoten des zweiten Transkonduktanz-Operationsverstärkers (320) mit einer zweiten variablen Stromquelle (316) gekoppelt ist, wobei der zweite Transkonduktanz-Operationsverstärker (320) eingerichtet ist, einen Spannungsabfall einer zweiten Impedanz (310) zu bestimmen, wobei der Ausgangsknoten des zweiten Transkonduktanz-Operationsverstärkers (320) mit dem Ausgangsknoten des ersten Transkonduktanz-Operationsverstärkers (318) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Spannungsabfall der ersten Impedanz (302) sich von dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz (310) unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die erste variable Stromquelle (308), die zweite variable Stromquelle (316) oder eine Kombination davon eingerichtet sind, basierend auf einer Differenz zwischen dem Spannungsabfall der ersten Impedanz (302) und dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz (310) einen Kompensationsstrom zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–10, wobei die erste Impedanz (302) und die zweite Impedanz (310) Teil einer Ausgangsstufe eines Klasse-AB-Verstärkers sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Ausgangsstufe des Klasse-AB-Verstärkers Teil eines Hochgeschwindigkeitsverstärkers ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–12, wobei ein nicht invertierender Eingangsknoten des ersten Transkonduktanz-Operationsverstärkers (318) mit einem ersten Tiefpassfilter (306) gekoppelt ist und ein invertierender Eingangsknoten des ersten Transkonduktanz-Operationsverstärkers (318) mit einem zweiten Tiefpassfilter (304) gekoppelt ist, und wobei ein nicht invertierender Eingangsknoten des zweiten Transkonduktanz-Operationsverstärkers (320) mit einem dritten Tiefpassfilter (312) gekoppelt ist und ein invertierender Eingangsknoten des zweiten Transkonduktanz-Operationsverstärkers (320) mit einem vierten Tiefpassfilter (314) gekoppelt ist.
Vorrichtung (400; 500) umfassend: eine differenzielle Verstärkeranordnung (418, 420, 422; 518), welche mit einer ersten Impedanz (402; 502) einer Klasse-AB-Ausgangsstufe und einer zweiten Impedanz (410; 510) einer Klasse-AB-Ausgangsstufe gekoppelt ist, wobei ein Ausgangsknoten der differenziellen Verstärkeranordnung (418, 420, 422; 518) mit einer variablen Stromquellenanordnung (408, 416; 508, 516) gekoppelt ist, und ein oder mehrere Eingangsknoten der differenziellen Verstärkeranordnung (418, 420, 422; 518) mit der ersten Impedanz (402; 502) und der zweiten Impedanz (410; 510) gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die differenzielle Verstärkeranordnung (418, 420, 422; 518) bestimmt, ob es eine Differenz zwischen einem Spannungsabfall der ersten Impedanz (402; 502) und einem Spannungsabfall der zweiten Impedanz (410; 510) gibt.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die differenzielle Verstärkeranordnung einen differenziellen Differenzverstärker (518) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die differenzielle Verstärkeranordnung einen ersten differenziellen Verstärker (418), welcher mit der ersten Impedanz gekoppelt ist, und einen zweiten differenziellen Verstärker (420), welcher mit der zweiten Impedanz (410) gekoppelt ist, umfasst, und wobei ein Ausgangsknoten des ersten differenziellen Verstärkers (418) mit einem nicht invertierenden Eingangsknoten eines dritten differenziellen Verstärkers (422) gekoppelt ist und ein Ausgangsknoten des zweiten differenziellen Verstärkers (420) mit einem invertierenden Eingangsknoten des dritten differenziellen Verstärkers (422) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei ein Ausgangsknoten des dritten differenziellen Verstärkers (422) mit der variablen Stromquellenanordnung (408, 416) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–18, wobei die variable Stromquellenanordnung (408, 416; 508, 516) eine mit der ersten Impedanz (402; 502) gekoppelte erste variable Stromquelle (408; 508) und eine mit der zweiten Impedanz (410; 510) gekoppelte zweite variable Stromquelle (416; 516) umfasst.
Verfahren umfassend: Erzeugen eines Ausgangssignals einer ersten Verstärkerschaltung (318; 418; 518) basierend auf einem Spannungsabfall einer ersten Impedanz (302; 402) einer Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe, Erzeugen eines Ausgangssignals einer zweiten Verstärkerschaltung (320; 420; 518) basierend auf einem Spannungsabfall einer zweiten Impedanz (310; 410; 510) der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe, und Erzeugen eines Kompensationsstroms, wenn der Spannungsabfall der ersten Impedanz (302; 402; 502) sich von dem Spannungsabfall der zweiten Impedanz (310; 410; 510) unterscheidet, wobei der Kompensationsstrom bestimmt ist, den Spannungsabfall der ersten Impedanz, den Spannungsabfall der zweiten Impedanz oder eine Kombination hiervon einzustellen, so dass der Spannungsabfall der ersten Impedanz und der Spannungsabfall der zweiten Impedanz näherungsweise gleich sind.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe eine NMOS-Stromspiegelanordnung (216, 218) und eine PMOS-Stromspiegelanordnung (203, 204) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei ein PMOS-Transistor (204) der PMOS-Transistorstromspiegelanordnung (202, 204) einen vergrößerten Ausgangsstrom durch Generieren eines vergrößerten Source-Drain-Stroms liefert, welcher einen Strompfad zwischen einer positiven Versorgungsspannung (V_DD) und einem Ausgangsanschluss der Klasse-AB-Verstärkerausgangsstufe (214) bereitstellt, wenn eine erste Eingangsstromquelle (210), eine zweite Eingangsstromquelle (224) oder eine Kombination hiervon einen negativen Eingangsstrom erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei ein Ausgangsstrom eines NMOS-Transistors (218) der NMOS-Stromspiegelanordnung (216, 218) kleiner wird, wenn die erste Eingangsstromquelle (210), die zweite Eingangsstromquelle (224) oder die Kombination hiervon den negativen Eingangsstrom erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21–23, wobei ein NMOS-Transistor (218) der NMOS-Stromspiegelanordnung (216, 218) einen vergrößerten Ausgangsstrom liefert und ein Ausgangsstrom eines PMOS-Transistors (204) der PMOS-Stromspiegelanordnung (202, 204) abnimmt, wenn eine erste Eingangsstromquelle (210), eine zweite Eingangsstromquelle (224) oder eine Kombination hiervon einen positiven Eingangsstrom erzeugen.