DE102013109957B4

DE102013109957B4 - Schaltung zum Verhindern von lastinduzierter Nichtlinearität in Operationsverstärkern

Info

Publication number: DE102013109957B4
Application number: DE102013109957.2A
Authority: DE
Inventors: Mosche Gerstenhaber; Rayal Johnson
Original assignee: Analog Devices Inc
Current assignee: Analog Devices Inc
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2033-09-12
Also published as: DE102013109957A1; US8907725B2; US20140085005A1; CN103677069B; CN103677069A; DE102013109957A8

Abstract

Verstärker, aufweisend: einen Stromspiegel (102) der dafür ausgebildet ist, einen Differenzeingangsstrom (IIN+ – IIN–) aufzunehmen, der einer Differenz zwischen einem ersten Eingangsstrom (IIN+) und einem zweiten Eingangsstrom (IIN–) entspricht, wobei der Stromspiegel einen ersten Stromspiegeltransistor (104) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des ersten Eingangsstroms aufzunehmen, und wobei der Stromspiegel ferner einen zweiten Stromspiegeltransistor (106) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des zweiten Eingangsstrom aufzunehmen, und eine Basis, die mit einer Basis des ersten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist; einen Ausgangsanschluss (VOUT); eine Ausgangsschaltung (103), die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist und dafür ausgebildet ist, einen Laststrom (ILOAD) zu erzeugen, wenn der Ausgangsanschluss mit einer Last gekoppelt ist, wobei die Ausgangsschaltung einen ersten Ausgangstransistor (110) aufweist, der dafür ausgebildet ist, eine Stärke des Laststroms wenigstens teilweise zu steuern; und eine Pufferschaltung (209), aufweisend: einen ersten Puffertransistor (230), der eine Basis aufweist, die mit dem Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist; und einen zweiten Puffertransistor (232), der eine Basis aufweist, die mit einer Basis des ersten Ausgangstransistors gekoppelt ist, und einen Emitter, der mit einem Emitter des ersten Puffertransistors gekoppelt ist, wobei die Pufferschaltung (209) ferner eine erste Spannungskompensationskomponente (226) aufweist, die zwischen dem Emitter des ersten Puffertransistors (230) und dem Emitter des zweiten Puffertransistors (232) angeordnet ist, wobei die erste Spannungskompensationskomponente dafür ausgebildet ist, eine Kollektor-Basis-Spannung des zweiten Stromspiegeltransistors (106) relativ zu einer Kollektor-Basis-Spannung des ersten Stromspiegeltransistors (104) zu steuern.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Ausführungsformen der Erfindung betreffen elektronische Systeme und insbesondere Verstärker.
Beschreibung des Stands der Technik
Ein Operationsverstärker kann als ein wechselstrom- oder gleichstromgekoppelter Verstärker für elektrische Spannung mit hoher Verstärkung und einem Differenzeingang ausgebildet sein. Bei einigen Umsetzungen ist der Operationsverstärker dafür ausgebildet, einen unsymmetrischen Ausgang aufzuweisen, der an eine Last gekoppelt ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers kann aufgrund der hohen Verstärkung des Verstärkers und Rückkopplung linear mit dem Differenzeingang des Verstärkers in Beziehung stehen. Wenn der Ausgang aber an eine Last gekoppelt ist, kann eine lastinduzierte Modulation des Ausgangs eine Nichtlinearität zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung verursachen.
US 5,285,168 zeigt einen Verstärker, der an seiner Eingangsseite einen Kaskoden-Differential-Verstärker aufweist, dem Vorpuffer mit zwei Differential-Verstärkerstufen nachgeschaltet sind. Die Vorpuffer weisen MOSFETs auf, die als Stromspiegel arbeiten. Am Drain jedes MOSFETs ist jeweils ein MOS-Widerstand angeordnet.
US 5,166,637 zeigt einen Verstärker zum Auslöschen von Verzerrungen. Ein Stromspiegel weist einen gemeinsamen Anschluss sowie einen Eingang und einen Ausgang an, die mit einem differentiellen Signal betrieben werden. Eine Steuerung sorgt dafür, dass die Eingangsspannung am Stromspiegel der Ausgangsspannung folgt. Eine Ausgangs-Verstärkerstufe ist mit einer Verstärkungssteuerung und einer Verzerrungsunterdrückung ausgestattet.
US 7,545,215 zeigt eine Schaltung zum Unterdrücken von Nicht-Linearitäten, die von einer nicht-linearen Last erzeugt werden. An die einzelnen Eingänge eines differentialen Signals sind jeweils ein Transistor angeschlossen. Die Steuerung der Kollektorströme der beiden Transistoren erfolgt so, dass unterschiedliche Änderungen der Basisströme bei den beiden Transistoren, die durch die nicht-lineare Last hervorgerufen werden, unterdrückt werden.
US 7,679,442 zeigt eine Schaltung zum Auslöschen von Verzerrungen im Ausgangssignal. Eine erste Transistoranordnung ist einem nicht-linearen Stromverlauf mit einem Fehlersignal zugeordnet. Die erste Transistoranordnung erzeugt einen Spiegel-Basisstrom, der einer Seite des Differentialpaars zugeführt wird. Eine zweite Transistoranordnung reproduziert den Spiegelstrom und wenden ihn auf die andere Seite des Differentialeingangs an. Auf diese Weise entsteht ein Korrektureffekt, der der Nicht-Linearität entspricht und diese somit beseitigt.
KURZDARSTELLUNG
In einer Ausführungsform weist ein Verstärker einen Stromspiegel auf, der dafür ausgebildet ist, einen Differenzeingangsstrom aufzunehmen, der einer Differenz zwischen einem ersten Eingangsstrom und einem zweiten Eingangsstrom entspricht. Der Stromspiegel weist einen ersten Stromspiegeltransistor mit einem Kollektor, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des ersten Eingangsstroms aufzunehmen, und einen zweiten Stromspiegeltransistor mit einem Kollektor auf, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des zweiten Eingangsstroms aufzunehmen. Der zweite Stromspiegeltransistor weist ferner eine Basis auf, die an eine Basis des ersten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist. Der Verstärker weist ferner einen Ausgangsanschluss und eine Ausgangsschaltung auf, die an den Ausgangsanschluss gekoppelt ist und dafür ausgebildet ist, einen Laststrom zu erzeugen, wenn der Ausgangsanschluss an eine Last gekoppelt ist. Die Ausgangsschaltung weist einen ersten Ausgangstransistor auf, der dafür ausgebildet ist, eine Stärke des Laststroms wenigstens teilweise zu steuern. Der Verstärker weist ferner eine Pufferschaltung mit einem ersten Puffertransistor und einem zweiten Puffertransistor auf. Der erste Puffertransistor weist eine Basis auf, die an den Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist. Der zweite Puffertransistor weist eine Basis auf, die an eine Basis des ersten Ausgangstransistors gekoppelt ist, und einen Emitter, der an einen Emitter des ersten Puffertransistors gekoppelt ist.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur elektronischen Verstärkung bereitgestellt. Das Verfahren schließt Folgendes ein: Erzeugen eines gespiegelten Stroms auf Grundlage eines Differenzeingangsstroms mithilfe eines Stromspiegels, Verstärken des gespiegelten Stroms, um einen verstärkten Strom zu erzeugen, mithilfe einer Pufferschaltung, und Erzeugen eines Laststroms mithilfe einer Ausgangsschaltung. Der Differenzeingangsstrom entspricht einer Differenz zwischen einem ersten Eingangsstrom und einem zweiten Eingangsstrom. Der Stromspiegel weist einen ersten Stromspiegeltransistor mit einem Kollektor auf, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des ersten Eingangsstroms aufzunehmen. Der Stromspiegel weist ferner einen zweiten Stromspiegeltransistor mit einem Kollektor auf, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des zweiten Eingangsstroms aufzunehmen, und einer Basis, die an eine Basis des ersten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist. Die Pufferschaltung weist einen ersten Puffertransistor und einen zweiten Puffertransistor auf. Der erste Puffertransistor weist eine Basis auf, die an den Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistor gekoppelt ist, und einen Emitter, der an einen Emitter des zweiten Puffertransistors gekoppelt ist. Der zweite Puffertransistor weist einen Kollektor und eine Basis auf, die dafür ausgebildet sind, den verstärkten Strom auszugeben. Die Ausgangsschaltung weist einen ersten Ausgangstransistor mit einer Basis auf, die an die Basis des zweiten Puffertransistors gekoppelt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Beispiel eines Verstärkers.
2 zeigt eine Ausführungsform einer Verstärkungsschaltung mit einer Pufferschaltung.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Verstärkungsschaltung mit einer Pufferschaltung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen liefert verschiedene Beschreibungen spezifischer Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung kann jedoch auf vielerlei Weise ausgeführt werden, wie es beispielsweise in den Ansprüchen definiert ist und durch diese abgedeckt wird. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei gleiche Bezugszeichen auf identische oder in ihrer Funktion ähnliche Elemente hinweisen.
1 zeigt ein Beispiel eines Verstärkers 100. Der Verstärker 100 weist einen ersten oder nichtinvertierenden Eingangsspannungsanschluss V_IN+, einen zweiten oder invertierenden Eingangsspannungsanschluss V_IN– und einen Ausgangsspannungsanschluss V_OUT auf. Der Verstärker 100 weist ferner eine Transkonduktanz- oder Eingangsstufe 101, eine zweite Stufe oder einen Stromspiegel 102 und eine Ausgangsstufe oder Schaltung 103 auf.
Die Transkonduktanzstufe 101 weist einen Differenzeingang auf, der an den nichtinvertierenden und den invertierenden Eingangsspannungsanschlusss V_IN+, V_IN– gekoppelt ist, und einen Differenzausgang, der dafür ausgebildet ist, einen Differenzeingangsstrom (I_IN+ – I_IN–) auf Grundlage einer Spannungsdifferenz zwischen dem nichtinvertierenden und dem invertierenden Eingangsspannungsanschlusss V_IN+, V_IN– zu erzeugen. Der Differenzeingangsstrom (I_IN+ – I_IN–) kann eine Differenz zwischen einem ersten oder nichtinvertierenden Eingangsstrom I_IN+ und einem zweiten oder invertierenden Eingangsstrom I_IN– darstellen und kann bei bestimmten Umsetzungen einen Wert von etwa g_m·(V_IN+ – V_IN–) aufweisen, wobei g_m die Transkonduktanz der Transkonduktanzstufe 101 ist und V_IN+ und V_IN– jeweils der Spannungspegel des nichtinvertierenden bzw. des invertierenden Spannungseingangsanschlusses V_IN+, V_IN– ist. Der Stromspiegel 102 ist dafür ausgebildet, den Differenzeingangsstrom (I_IN+ – I_IN–) aufzunehmen und einen gespiegelten Strom zu erzeugen, den die Ausgangsstufe 103 dazu benutzen kann, den Spannungspegel des Ausgangsspannungsanschlusses V_OUT zu steuern.
In dem dargestellten Aufbau wurde der Verstärker 100 in einem Aufbau mit negativer Rückkopplung elektrisch verbunden, wobei der Verstärker 100 als ein Spannungsfolger dient. Beispielsweise wurde der Ausgangsspannungsanschluss V_OUT elektrisch mit dem invertierenden Eingangsspannungsanschluss V_IN– verbunden, und der nichtinvertierende Eingangsspannungsanschluss V_IN+ wurde elektrisch mit einer ersten Spannung V₁ verbunden, bei der es sich beispielsweise um die Masse handeln kann. Außerdem ist der Verstärker 100 derart dargestellt, dass er eine Laststromquelle 122 aufweist, die dazu dient, einen Laststrom I_LOAD darzustellen, der an eine Last an der Ausgangsstufe 103 bereitgestellt wird, darunter beispielsweise ein beliebiger Strom, der von der Ausgangsstufe 103 an den nichtinvertierenden Eingangsspannungsanschluss V_IN– und/oder eine beliebige andere Last bereitgestellt wird.
Der Stromspiegel 102 kann dazu dienen, mithilfe des Differenzeingangsstroms (I_IN+ – I_IN–), der von der Transkonduktanzstufe 101 aufgenommen wird, einen gespiegelten Strom für die Ausgangsstufe 103 zu erzeugen. Wie in 1 gezeigt, weist der Stromspiegel 102 einen ersten Stromspiegeltransistor 104, einen zweiten Stromspiegeltransistor 106, einen dritten Stromspiegeltransistor 108, einen ersten Widerstand 112, einen zweiten Widerstand 114 und eine erste Stromquelle 115 auf. Der dritte Stromspiegeltransistor 108 weist eine Basis auf, die an einen Kollektor des ersten Stromspiegeltransistors 104 an einem Knoten des Stromspiegels 102 gekoppelt ist, der dafür ausgebildet ist, den nichtinvertierenden Eingangsstrom I_IN+ aufzunehmen. Ein Kollektor des dritten Stromspiegeltransistors 108 ist an einen Leistungsversorgungsanschluss V_CC gekoppelt. Ein Emitter des dritten Stromspiegeltransistors 108 ist an die Basis des ersten und des zweiten Stromspiegeltransistors 104, 106 und an einen ersten Anschluss der ersten Stromquelle 115 gekoppelt. Die erste Stromquelle 115 weist ferner einen zweiten Anschluss auf, der an einen Leistungsversorgungsanschluss V_EE gekoppelt ist. Ein Emitter des ersten Stromspiegeltransistors 104 ist durch den ersten Widerstand 112 an den Leistungsversorgungsanschluss V_EE gekoppelt. Ein Emitter des zweiten Stromspiegeltransistors 106 ist durch den zweiten Widerstand 114 an den Leistungsversorgungsanschluss V_EE gekoppelt. Ein Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors 106 ist an den Eingang der Ausgangsstufe 103 an einem Knoten des Stromspiegels 102 gekoppelt, der dafür ausgebildet ist, den invertierenden Eingangsstrom I_IN– aufzunehmen. Bei bestimmten Umsetzungen ist der Leistungsversorgungsanschluss V_CC dafür ausgebildet, eine positive Versorgungsspannung (wie etwa +15 V) aufzunehmen, während der Leistungsversorgungsanschluss V_EE dafür ausgebildet ist, eine negative Spannung (wie etwa –15 V) aufzunehmen.
Die Ausgangsstufe 103 kann dazu benutzt werden, den Spannungspegel des Ausgangsspannungsanschlusses V_OUT auf Grundlage des gespiegelten Stroms zu steuern, der vom Stromspiegel 102 aufgenommen wird. In dem dargestellten Aufbau ist der Ausgang des Stromspiegels ein unsymmetrischer Strom, der etwa gleich einer Differenz zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsstrom I_IN+ und dem invertierenden Eingangsstrom I_IN– ist. Die Ausgangsstufe 103 weist einen ersten Ausgangstransistor 110, einen zweiten Ausgangstransistor 120, eine zweite Stromquelle 116 und ein dritte Stromquelle 117 auf. Der erste Ausgangstransistor 110 weist eine Basis auf, die elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors 106 verbunden ist. Ein Kollektor des ersten Ausgangstransistors 110 ist an den Leistungsversorgungsanschluss V_CC gekoppelt, und ein Emitter des ersten Ausgangstransistors 110 ist an eine Basis des zweiten Ausgangstransistors 120 und an einen ersten Anschluss der zweiten Stromquelle 116 gekoppelt. Ein Emitter des zweiten Ausgangstransistors 120 und ein zweiter Anschluss der zweiten Stromquelle 116 sind an den Leistungsversorgungsanschluss V_EE gekoppelt. Ein Kollektor des zweiten Ausgangstransistors 120 ist an den Ausgangsspannungsanschluss V_OUT und an einen ersten Anschluss der dritten Stromquelle 117 gekoppelt. Ein zweiter Anschluss der dritten Stromquelle 117 ist an den Leistungsversorgungsanschluss V_CC gekoppelt.
Wie zuvor beschrieben, ist der Verstärker 100 in einem Aufbau mit negativer Rückkopplung verbunden worden, wobei der Verstärker 100 als ein Spannungsfolger dient. Die negative Rückkopplung kann dazu führen, dass der nichtinvertierende und der invertierende Eingangsspannungsanschlusss V_IN+, V_IN– Spannungspegel aufweisen, die im gleichförmigen Zustand etwa gleich sind. Daher kann der Verstärker 100 dazu benutzt werden, den Spannungspegel des Ausgangsspannungsanschlusses V_OUT derart zu steuern, dass dieser etwa gleich dem Spannungspegel der ersten Spannung V₁ ist.
Wenn der Verstärker 100 mit negativer Rückkopplung arbeitet, wie etwa in der Spannungsfolgerkonfiguration, sind die Ströme durch den ersten Widerstand 112 und den zweiten Widerstand 114 des Stromspiegels 102 im Idealfall im Wesentlichen gleich. Wenn beispielsweise die Spannungspegel des nichtinvertierenden und des invertierenden Eingangsspannungsanschlusses V_IN+, V_IN– gleich sind, kann der Differenzeingangsstrom (I_IN+ – I_IN–) null sein, was einem Zustand entsprechen kann, in dem die Ströme durch den ersten und zweiten Widerstand 112, 114 im Wesentlichen gleich sind.
Der Verstärker 100 kann verschiedenen Quellen von Versatzfehlern (offset error) ausgesetzt sein, die mit dem Verbinden des Ausgangsspannungsanschlusses V_OUT mit einer Last zusammenhängen. Wenn beispielsweise der Ausgangsspannungsanschluss V_OUT des Verstärkers an den invertierenden Eingangsspannungsanschluss V_IN– des Verstärkers gekoppelt ist, kann die Ausgangsstufe 103 den Laststrom I_LOAD bereitstellen. Solange der Laststrom I_LOAD nicht etwa null ist, kann der Kollektorstrom des zweiten Ausgangstransistors 120 abhängig von der relativen Größe des dritten Stroms I₃ und des Laststroms I_LOAD zunehmen oder abnehmen. Der lastinduzierte Kollektorstrom des zweiten Ausgangstransistors 120 kann einem entsprechenden Basisstrom des ersten Ausgangstransistors 110 zugeordnet sein, der eine Diskrepanz zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsstrom I_IN+ und dem invertierenden Eingangsstrom I_IN– erzeugen kann.
Der Stromfluss in die Basis des ersten Ausgangstransistors 110 kann auch die Kollektorspannung des zweiten Stromspiegeltransistors 106 relativ zur Kollektorspannung des ersten Stromspiegeltransistors 104 erhöhen, was zu einer weiteren Diskrepanz zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsstrom I_IN+ und dem invertierenden Eingangsstrom I_IN– aufgrund des Early-Effekts führen kann. Da die Diskrepanz zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsstrom I_IN+ und dem invertierenden Eingangsstrom I_IN– einem Versatzfehler entsprechen kann, kann der Verstärker 100 einen lastinduzierten Versatzfehler oder eine Nichtlinearität im Zusammenhang mit dem Verbinden des Verstärkers 100 mit einer Last aufweisen. Der lastinduzierte Versatzfehler kann vorliegen, wenn der Verstärker 100 anders als in einer Spannungsfolgerkonfiguration verbunden ist, einschließlich beispielsweise Umsetzungen, wobei die Rückkopplung mithilfe eines Spannungsteilers bereitgestellt wird.
Eine Diskrepanz zwischen dem ersten und zweiten Widerstand 112, 114 kann auch den Versatzfehler verstärken und die Linearität des Verstärkers beeinträchtigen. Beispielsweise kann eine Differenz im Widerstand des ersten und zweiten Widerstands 112, 114 einer Differenz zwischen der Basis-Kollektor-Spannung des ersten und zweiten Stromspiegeltransistors 104, 106 entsprechen. Die Differenz in der Basis-Kollektor-Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Stromspiegeltransistor 104, 106 kann eine Diskrepanz zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsstrom I_IN+ und dem invertierenden Eingangsstrom I_IN– aufgrund des Early-Effekts verursachen. Entsprechend kann eine Diskrepanz zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand 112, 114 eine Differenz zwischen dem nichtinvertierenden Eingangsstrom I_IN+ und dem invertierenden Eingangsstrom I_IN– und einen entsprechenden Versatzfehler verursachen.
Bei bestimmten Umsetzungen werden Verstärker mit einem Stromspiegel, einer Pufferschaltung und einer Ausgangsstufe bereitgestellt. Die Pufferschaltung kann eine relativ hohe Stromverstärkung und eine Spannungsverstärkung von etwa gleich 1 aufweisen. Die Pufferschaltung kann einen gespiegelten Strom verstärken, der von dem Stromspiegel erzeugt wird, und den verstärkten Strom an die Ausgangsstufe bereitstellen, wodurch sie dazu beiträgt, Ströme im Stromspiegel auszugleichen und einen lastinduzierten Versatzfehler zu reduzieren. Beispielsweise kann die Pufferschaltung dazu benutzt werden, die Auswirkungen einer Veränderung des Basisstroms eines Ausgangstransistors zu reduzieren, der dazu benutzt wird, die Verstärkerlast durch eine Stromverstärkung der Pufferschaltung anzutreiben. Außerdem weist die Pufferschaltung bei bestimmten Umsetzungen eine Spannungskompensationskomponente auf, die dazu benutzt werden kann, die Basis-Kollektor-Spannungen bestimmter Transistoren, die in dem Stromspiegel benutzt werden, derart zu steuern, dass sie etwa gleich sind, und auf diese Weise den Anfangsfehler im Zusammenhang mit dem Early-Effekt zu reduzieren oder zu beseitigen.
2 zeigt eine Ausführungsform einer Verstärkungsschaltung 200 mit einer Pufferschaltung 209. Die Verstärkungsschaltung 200 weist den Stromspiegel 102 und die Ausgangsstufe 103 auf, die so wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben gestaltet sein können. Die Verstärkungsschaltung 200 weist ferner die Pufferschaltung 209, eine vierte Stromquelle 204 und eine fünfte Stromquelle 205 auf. Die Verstärkungsschaltung 200 kann in einem Verstärker wie etwa dem Verstärker 100 aus 1 verwendet werden. Beispielsweise kann der Differenzeingangsstrom (I_IN+ – I_IN–) unter Verwendung einer Transkonduktanzstufe an die Verstärkungsschaltung 200 bereitgestellt werden.
Wie in 2 gezeigt, arbeitet die Pufferschaltung 209 als ein Puffer zwischen dem Stromspiegel 102 und der Ausgangsstufe 103. Beispielsweise wurde die Pufferschaltung 209 dafür ausgebildet, den gespiegelten Strom aufzunehmen, der vom Stromspiegel 102 erzeugt wird, und einen verstärkten gespiegelten Strom an die Ausgangsstufe 103 bereitzustellen. In dem dargestellten Aufbau weist die Pufferschaltung 209 einen Stromeingang auf, der an einen Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors 106 gekoppelt ist, und einen Stromausgang, der an eine Basis des ersten Ausgangstransistors 110 gekoppelt ist.
Die dargestellte Pufferschaltung 209 weist einen ersten Puffertransistor 230, einen zweiten Puffertransistor 232 und eine Spannungskompensationskomponente 226 auf. Eine Basis des ersten Puffertransistors 230 ist an den Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors 106 gekoppelt, und eine Basis des zweiten Puffertransistors 232 ist an die Basis des ersten Ausgangstransistors 110 gekoppelt. Außerdem ist ein Kollektor des ersten Puffertransistors 230 an den Leistungsversorgungsanschluss V_CC gekoppelt, und ein Emitter des ersten Puffertransistors 230 ist durch die Spannungskompensationskomponente 226 an einen Emitter des zweiten Puffertransistors 232 gekoppelt. Beispielsweise weist die Spannungskompensationskomponente 226 einen ersten Anschluss auf, der an den Emitter des ersten Puffertransistors 230 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der an den Emitter des zweiten Puffertransistors 232 gekoppelt ist. Ferner ist der Emitter des zweiten Puffertransistors 232 an einen ersten Anschluss der vierten Stromquelle 204 gekoppelt. Die vierte Stromquelle 204 weist ferner einen zweiten Anschluss auf, der an den Leistungsversorgungsanschluss V_EE gekoppelt ist. Außerdem ist ein Kollektor des zweiten Puffertransistors 232 an die Basis des zweiten Puffertransistors 232 und an einen ersten Anschluss der fünften Stromquelle 205 gekoppelt. Die fünfte Stromquelle 205 weist ferner einen zweiten Anschluss auf, der an den Leistungsversorgungsanschluss V_CC gekoppelt ist.
Die Spannungskompensationskomponente 226 kann dazu benutzt werden, die Kollektorspannung des zweiten Stromspiegeltransistors 106 relativ zur Kollektorspannung des ersten Stromspiegeltransistors 104 steuern. Auf diese Weise kann die Spannungskompensationskomponente 226 dazu benutzt werden, eine Differenz zwischen der Kollektor-Basis-Spannung des ersten und des zweiten Stromspiegeltransistors 104, 106 zu reduzieren und so dazu beizutragen, die Stärke des nichtinvertierenden und des invertierenden Eingangsstroms I_IN+, I_IN– auszugleichen, wenn die Verstärkungsschaltung 200 in einem geschlossenen Regelkreis benutzt wird. Beispielsweise kann eine Erhöhung der ersten Versatzspannung (offset voltage) V_OS1 an der Spannungskompensationskomponente 226 dazu benutzt werden, die Kollektorspannung des zweiten Stromspiegeltransistors 106 relativ zur Kollektorspannung des ersten Stromspiegeltransistors 104 zu erhöhen. Entsprechend kann die Spannung der ersten Versatzspannung V_OS1 ausgewählt werden, um die Basis-Kollektor-Spannung des ersten und des zweiten Stromspiegeltransistors 104, 106 auszugleichen.
Bei einigen Umsetzungen weist die Spannungskompensationskomponente 226 einen Widerstand auf, der dafür ausgebildet ist, einen Spannungsabfall eines gewünschten Wertes bereitzustellen. Da ein Strom durch die Spannungskompensationsschaltung 226 gleich der Differenz eines vierten Stroms I₄ der vierten Stromquelle 204 und eines fünften Stroms I₅ der fünften Stromquelle 205 sein kann, kann der Widerstand der Spannungskompensationsschaltung 226 ausgewählt werden, um einen gewünschten Spannungsabfall zu erreichen. Wenn beispielsweise der vierte Strom I₄ etwa 20 μA beträgt und der fünfte Strom I₅ etwa 10 μA beträgt und eine Kollektorspannung des ersten Stromspiegeltransistors 104 etwa 50 mV größer als eine Kollektorspannung des zweiten Stromspiegeltransistors 106 ohne Spannungskompensation ist, kann die Spannungskompensationskomponente 226 dafür ausgebildet sein, einen Widerstand von etwa 5 kΩ aufzuweisen, um etwa 50 mV Spannungskompensation bereitzustellen. Obwohl ein Beispiel der Spannungskompensation beschrieben wurde, werden Durchschnittsfachleute ohne Weiteres andere Werte bestimmen können.
Die Pufferschaltung 209 aus 2 kann eine relativ große Stromverstärkung aufweisen und dabei eine Spannungsverstärkung von etwa 1 aufrechterhalten. Bei einigen Umsetzungen kann die Pufferschaltung 209 beispielsweise eine Stromverstärkung aufweisen, die etwa gleich einer gemeinsamen Emitter-Stromverstärkung oder Beta („β“) des ersten und des zweiten Puffertransistors 230, 232 ist, die einen Wert von beispielsweise etwa 100 oder mehr aufweisen kann. Da die Auswirkung eines Laststroms im Zusammenhang mit dem Ausgangsspannungsanschluss V_OUT eine Funktion der Stromverstärkung der Verstärkungsschaltung 200 sein kann, kann ein Erhöhen der Stromverstärkung der Verstärkungsschaltung 200 die lastinduzierte Versatzspannung der Verstärkungsschaltung reduzieren. Beispielsweise kann eine Veränderung des invertierenden Eingangsstroms I_IN– im Zusammenhang mit einem Laststrom um einen Faktor von etwa G_B reduziert werden, relativ zu einem Aufbau, in demr die Pufferschaltung 209 fehlt, wobei G_B die Stromverstärkung der Pufferschaltung 209 ist. In einer Ausführungsform sind der erste und der zweite Puffertransistor 230, 232 Superbeta-Bipolartransistoren mit einem Beta-Wert von etwa 1.000 oder mehr.
Die Pufferschaltung 209 kann dazu benutzt werden, den Stromspiegel 102 gegenüber Veränderungen eines Laststroms, der von der Ausgangsstufe 103 erzeugt wird, abzupuffern oder zu isolieren. Indem die Pufferschaltung 209 zwischen einen Stromspiegel und einen oder mehrere Ausgangstransistoren des Verstärkers gekoppelt wird, kann eine vom Laststrom verursachte lastinduzierte Nichtlinearität im Wesentlichen reduziert oder beseitigt werden. Die Pufferschaltung 209 dient auch dazu, die Vorspannungszustände von Transistoren im Stromspiegel 102 (beispielsweise des ersten Stromspiegeltransistors 104 und des zweiten Stromspiegeltransistors 106) aneinander anzupassen, um auf diese Weise den Offset im Zusammenhang mit Kollektor-Basis-Diskrepanzen und Early-Spannungseffekte zu reduzieren. Die Pufferschaltung 209 kann auch eine Versatzwanderung (offset drift) bei relativ hohen Temperaturen reduzieren, indem sichergestellt wird, dass alle Transistoren, die zu dem Versatzfehler beitragen können, bei einer Temperaturveränderung angepasste Vorspannungszustände aufweisen.
Die Pufferschaltung 209 kann im Vergleich zu Prozessen, die andere Verstärkungsschaltungen zwischen dem Stromspiegel 102 und der Ausgangsstufe 103 verwenden, eine verbesserte Leistung und/oder einen reduzierten Overhead bereitstellen. Beispielsweise kann das Einbeziehen einer hohen Spannungsverstärkungsstufe mit hoher Spannung zwischen dem Stromspiegel 102 und der Ausgangsstufe 103 zu mehr Komplexität in der Frequenzkompensation führen, wenn die resultierende Verstärkungsschaltung in einem geschlossenen Regelkreis benutzt wird. Auch kann die Verwendung von Emitter-Folger-Pegelverschiebern zwischen dem Stromspiegel 102 und der Ausgangsstufe 103 eine benötigte Mindestleistungsversorgung und/oder die Komplexität der Verstärkungsschaltung erhöhen. Im Gegensatz dazu kann eine Pufferschaltung dafür ausgebildet sein, eine Eingangsgleichspannung aufzuweisen, die gleich einer Ausgangsgleichspannung ist.
Obwohl eine Pufferschaltung im Kontext einer Verstärkungsschaltung dargestellt wurde, die den Stromspiegel 102 und die Ausgangsstufe 103 aufweist, können Pufferschaltungen in anderen Aufbauten von Verstärkungsschaltungen benutzt werden. Beispielsweise können alternative Umsetzungen des Stromspiegels 102 benutzt werden, darunter beispielsweise ein Stromspiegel mit einer anderen Anordnung von Komponenten und/oder mehr oder weniger Komponenten. Ferner wurde zwar eine Implementierung der Ausgangsstufe 103 dargestellt, doch kann eine Pufferschaltung auch in Kombination mit anderen Ausgangsstufen benutzt werden, darunter zum Beispiel Ausgangsstufen, die mehr oder weniger Ausgangstransistoren benutzen. Beispielsweise müssen der erste und der zweite Ausgangstransistor 110, 120 bei bestimmten Umsetzungen nicht in einer Darlington-Konfiguration verbunden sein, sondern können dafür ausgebildet sein, auf andere Weise eine Verstärkung bereitzustellen.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Verstärkungsschaltung 300 mit einer Pufferschaltung 309.
Die Verstärkungsschaltung 300 aus 3 gleicht der Verstärkungsschaltung 200 aus 2, mit Ausnahme dessen, dass die Verstärkungsschaltung 300 ferner einen ersten Kaskodentransistor 334, einen zweiten Kaskodentransistor 336, einen dritten Kaskodentransistor 340 und einen diodenverbundenen Transistor 338 aufweist. Außerdem weist die Verstärkungsschaltung 300 aus 3 eine andere Anordnung einer Pufferschaltung als der Aufbau aus 2 auf. Beispielsweise weist die Pufferschaltung 309 aus 3 den ersten Puffertransistor 230, den zweiten Puffertransistor 232, die erste Spannungskompensationskomponente 226 und eine zweite Spannungskompensationskomponente 332 auf.
Der erste Kaskodentransistor 334 weist einen Kollektor auf, der an den Leistungsversorgungsanschluss V_CC gekoppelt ist, und einen Emitter, der an einen Kollektor des dritten Stromspiegeltransistors 108 gekoppelt ist. Der zweite Kaskodentransistor 336 weist einen Kollektor auf, der an den Leistungsversorgungsanschluss V_CC gekoppelt ist, und einen Emitter, der an den Kollektor des ersten Puffertransistors 230 gekoppelt ist. Der dritte Kaskodentransistor 340 weist einen Kollektor auf, der an den Leistungsversorgungsanschluss V_CC gekoppelt ist, und einen Emitter, der an den Kollektor des ersten Ausgangstransistors 110 gekoppelt ist. Der diodenverbundene Transistor 338 weist einen Kollektor und eine Basis auf, die an den ersten Anschluss der fünften Stromquelle 205, an eine Basis des ersten Kaskodentransistors 334, an eine Basis des zweiten Kaskodentransistors 336 und an eine Basis des dritten Kaskodentransistors 340 gekoppelt sind. Der diodenverbundene Transistor 338 weist ferner einen Emitter auf, der durch die zweite Spannungskompensationskomponente 332 an den Kollektor und die Basis des zweiten Puffertransistors 232 gekoppelt ist.
Der diodenverbundene Transistor 338 kann zum Steuern einer Kaskode-Basis-Vorspannung des ersten bis dritten Kaskodentransistors 334, 336, 340 benutzt werden. Beispielsweise kann der diodenverbundene Transistor 338 wirken, um die Basisspannung des ersten bis dritten Kaskodentransistors 334, 336, 340 zu erhöhen, wenn die Basisspannung des zweiten Ausgangstransistors 232 zunimmt, und die Basisspannung des ersten bis dritten Kaskodentransistors 334, 336, 340 zu senken, wenn die Basisspannung des zweiten Ausgangstransistors 232 abnimmt.
Der erste bis dritte Kaskodentransistor 334, 336, 340 können dazu beitragen, die Transistoren der Verstärkungsschaltung 300 vor Überspannungszuständen zu schützen. Bei einer Umsetzung mit Superbeta-Transistoren beispielsweise, die eine relativ niedrige Kollektor-Emitter-Durchschlagspannung im Zusammenhang mit einer dünnen Basisregion aufweisen können, können der erste bis dritte Kaskodentransistor 334, 336, 340 dazu benutzt werden, die Superbeta-Transistoren vor Durchschlagspannungszuständen zu schützen..
Der erste und der zweite Kaskodentransistor 334, 336 können auch dazu beitragen, die Kollektor-Basis-Spannungen der Verstärkungsschaltung zu steuern, um die Auswirkungen von Early-Spannung auf Stromdiskrepanzen zu reduzieren. Beispielsweise können der erste und der zweite Kaskodentransistors 334, 336 dazu beitragen, die Kollektor-Basis-Spannungen des dritten Stromspiegeltransistors 108 und des ersten Puffertransistors 230 bei variierenden Betriebsbedingungen einschließlich Temperatur anzupassen.
Die zweite Spannungskompensationskomponente 332 ist zwischen den Emitter des diodenverbundenen Transistors 338 und den Kollektor des diodenverbundenen zweiten Puffertransistors 232 gekoppelt. Die zweite Spannungskompensationskomponente 332 kann dazu benutzt werden, einen Spannungs-Offset zu kompensieren, der sich aus der ersten Spannungskompensationskomponente 226 ergibt, um zu verhindern, dass die erste Puffertransistor 230 in einer Sättigungsbetriebsregion arbeitet. Beispielsweise kann das Erhöhen einer zweiten Versatzspannung V_OS2 an der zweiten Spannungskompensationskomponente 332 dazu benutzt werden, die Kollektorspannung des ersten Puffertransistors 230 zu erhöhen, so dass die Kollektor-Basis-Spannung des ersten Puffertransistors 230 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Da außerdem die Kaskode-Basis-Vorspannung, die von dem diodenverbundenen Transistor 338 erzeugt wird, sich ebenfalls mit der zweiten Versatzspannung V_OS2 verändert, kann die zweite Spannungskompensationskomponente 332 ebenfalls dazu benutzt werden, zu verhindern, dass der dritte Stromspiegeltransistor 108 in einer Sättigungsbetriebsregion arbeitet. Auf diese Weise kann die zweite Spannungskompensationskomponente 332 dazu benutzt werden, die Kollektor-Basis-Spannungen des ersten Puffertransistors 230 und des dritten Stromspiegeltransistors 108 zu steuern.
Zwar wurden 1–3 im Kontext von NPN-Bipolartransistoren veranschaulicht, doch versteht es sich, dass eine beliebige Kombination von Merkmalen, die in Bezug auf NPN-Bipolartransistoren beschrieben werden, alternativ oder zusätzlich auch im Zusammenhang mit PNP-Bipolartransistoren umgesetzt werden können. Im hier verwendeten Sinne kann eine Stromquelle entweder eine Stromquelle oder eine Stromsenke bezeichnen.
Die oben beschriebenen Verfahren, Systeme und/oder Vorrichtungen können in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen umgesetzt werden. Zu Beispielen für die elektronischen Vorrichtungen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Unterhaltungselektronikprodukte, Teile der Unterhaltungselektronikprodukte, elektronische Testgeräte usw. Zu Beispielen für Unterhaltungselektronikprodukte können auch Verstärker, Gleichrichter, programmierbare Filter, Dämpfungsglieder, Schaltungen mit variabler Frequenz usw. gehören. Zu Beispielen für die elektronischen Vorrichtungen können auch Speicherchips, Speichermodule, Schaltungen optischer Netze oder anderer Kommunikationsnetze und Festplattenantriebsschaltungen gehören. Zu den Unterhaltungselektronikprodukten können, ohne darauf beschränkt zu sein, drahtlose Vorrichtungen, ein Mobiltelefon (beispielsweise ein Smartphone), zelluläre Basisstationen, ein Telefon, ein Fernseher, ein Computermonitor, ein Computer, ein Computerhandgerät, ein Tablet-Computer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), eine Mikrowelle, ein Kühlschrank, ein Stereosystem, ein Kassettenrecorder oder -wiedergabegerät, ein DVD-Wiedergabegerät, ein CD-Wiedergabegerät, ein digitaler Videorecorder (DVR), ein VCR, ein MP3-Wiedergabegerät, ein Radio, ein Camcorder, eine Kamera, eine Digitalkamera, ein tragbarer Speicherchip, eine Waschmaschine, ein Trockner, eine Wasch-/Trockenmaschine, ein Kopierer, ein Faxgerät, ein Scanner, ein Multifunktionsperipheriegerät, eine Armbanduhr, eine Uhr usw. gehören.
Soweit vom Kontext nicht klar anders vorgegeben, werden in der Beschreibung und den Ansprüchen die Wörter „umfassen“, „umfassend“, „aufweisen“, „aufweisend“ und dergleichen im einschließenden Sinne und nicht im ausschließenden oder erschöpfenden Sinne verwendet; das bedeutet, im Sinne von „einschließlich, aber ohne darauf beschränkt zu sein“. Die Wörter „gekoppelt“ oder „verbunden“ im allgemein hier verwendeten Sinne bezeichnen zwei oder mehr Elemente, die entweder direkt verbunden oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sind. Außerdem bezeichnen die Wörter „hierin“, „oben“, „unten“ und Wörter mit ähnlicher Bedeutung bei Verwendung in dieser Anmeldung diese Anmeldung im Ganzen und nicht bestimmte Teile dieser Anmeldung. Soweit der Kontext dies zulässt, können Wörter in der detaillierten Beschreibung, die den Singular oder Plural verwenden, jeweils auch den Plural bzw. Singular einschließen. Das Wort „oder“ in Bezug auf eine Auflistung von zwei oder mehr Elementen soll alle der folgenden Auslegungen des Wortes einschließen: beliebige Elemente in der Auflistung, alle Elemente in der Auflistung und eine beliebige Kombination der Elemente in der Auflistung.
Hierin verwendete bedingte Ausdrücke wie unter anderem „kann“, „könnte“, „dürfte“, „sollte“, „z. B.“, „beispielsweise“, „wie etwa“ und dergleichen sollen, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben oder anders aus dem Kontext hervorgehend, allgemein vermitteln, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände einschließen, während andere dies nicht tun. Bedingte Ausdrücke sollen daher allgemein nicht implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner Weise für eine oder mehrere Ausführungsformen erforderlich sind oder dass eine oder mehrere Ausführungsformen zwingend eine Logik einschließen, um mit oder ohne Eingabe oder Aufforderung vom Autor zu entscheiden, ob diese Merkmale, Elemente und/oder Zustände in einer jeweiligen Ausführungsform eingeschlossen sind oder ausgeführt werden sollen.
Die Lehren der hier angegebenen Erfindungen können auch auf andere Systeme angewandt werden und nicht unbedingt auf die oben beschriebenen Systeme. Die Elemente und Vorgänge der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu ergeben.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der Erfindungen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur in beispielhafter Weise vorgestellt.

Claims

Verstärker, aufweisend: einen Stromspiegel (102) der dafür ausgebildet ist, einen Differenzeingangsstrom (I_IN+ – I_IN–) aufzunehmen, der einer Differenz zwischen einem ersten Eingangsstrom (I_IN+) und einem zweiten Eingangsstrom (I_IN–) entspricht, wobei der Stromspiegel einen ersten Stromspiegeltransistor (104) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des ersten Eingangsstroms aufzunehmen, und wobei der Stromspiegel ferner einen zweiten Stromspiegeltransistor (106) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des zweiten Eingangsstrom aufzunehmen, und eine Basis, die mit einer Basis des ersten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist; einen Ausgangsanschluss (V_OUT); eine Ausgangsschaltung (103), die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist und dafür ausgebildet ist, einen Laststrom (I_LOAD) zu erzeugen, wenn der Ausgangsanschluss mit einer Last gekoppelt ist, wobei die Ausgangsschaltung einen ersten Ausgangstransistor (110) aufweist, der dafür ausgebildet ist, eine Stärke des Laststroms wenigstens teilweise zu steuern; und eine Pufferschaltung (209), aufweisend: einen ersten Puffertransistor (230), der eine Basis aufweist, die mit dem Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist; und einen zweiten Puffertransistor (232), der eine Basis aufweist, die mit einer Basis des ersten Ausgangstransistors gekoppelt ist, und einen Emitter, der mit einem Emitter des ersten Puffertransistors gekoppelt ist, wobei die Pufferschaltung (209) ferner eine erste Spannungskompensationskomponente (226) aufweist, die zwischen dem Emitter des ersten Puffertransistors (230) und dem Emitter des zweiten Puffertransistors (232) angeordnet ist, wobei die erste Spannungskompensationskomponente dafür ausgebildet ist, eine Kollektor-Basis-Spannung des zweiten Stromspiegeltransistors (106) relativ zu einer Kollektor-Basis-Spannung des ersten Stromspiegeltransistors (104) zu steuern.
Verstärker, aufweisend: einen Stromspiegel (102) der dafür ausgebildet ist, einen Differenzeingangsstrom (I_IN+ – I_IN–) aufzunehmen, der einer Differenz zwischen einem ersten Eingangsstrom (I_IN+) und einem zweiten Eingangsstrom (I_IN–) entspricht, wobei der Stromspiegel einen ersten Stromspiegeltransistor (104) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des ersten Eingangsstroms aufzunehmen, und wobei der Stromspiegel ferner einen zweiten Stromspiegeltransistor (106) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des zweiten Eingangsstrom aufzunehmen, und eine Basis, die mit einer Basis des ersten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist; einen Ausgangsanschluss (V_OUT); eine Ausgangsschaltung (103), die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist und dafür ausgebildet ist, einen Laststrom (I_LOAD) zu erzeugen, wenn der Ausgangsanschluss mit einer Last gekoppelt ist, wobei die Ausgangsschaltung einen ersten Ausgangstransistor (110) aufweist, der dafür ausgebildet ist, eine Stärke des Laststroms wenigstens teilweise zu steuern; und eine Pufferschaltung (209), aufweisend: einen ersten Puffertransistor (230), der eine Basis aufweist, die mit dem Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist; und einen zweiten Puffertransistor (232), der eine Basis aufweist, die mit einer Basis des ersten Ausgangstransistors gekoppelt ist, und einen Emitter, der mit einem Emitter des ersten Puffertransistors gekoppelt ist, wobei der zweite Puffertransistor (232) ferner einen Kollektor aufweist, der mit der Basis des ersten Ausgangstransistors (110) und der Basis des zweiten Puffertransistors gekoppelt ist.
Verstärker, aufweisend: einen Stromspiegel (102) der dafür ausgebildet ist, einen Differenzeingangsstrom (I_IN+ – I_IN–) aufzunehmen, der einer Differenz zwischen einem ersten Eingangsstrom (I_IN+) und einem zweiten Eingangsstrom (I_IN–) entspricht, wobei der Stromspiegel einen ersten Stromspiegeltransistor (104) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des ersten Eingangsstroms aufzunehmen, und wobei der Stromspiegel ferner einen zweiten Stromspiegeltransistor (106) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des zweiten Eingangsstrom aufzunehmen, und eine Basis, die mit einer Basis des ersten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist; einen Ausgangsanschluss (V_OUT); eine Ausgangsschaltung (103), die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist und dafür ausgebildet ist, einen Laststrom (I_LOAD) zu erzeugen, wenn der Ausgangsanschluss mit einer Last gekoppelt ist, wobei die Ausgangsschaltung einen ersten Ausgangstransistor (110) aufweist, der dafür ausgebildet ist, eine Stärke des Laststroms wenigstens teilweise zu steuern, und wobei die Ausgangsschaltung (103) ferner einen zweiten Ausgangstransistor (120) aufweist, wobei der zweite Ausgangstransistor eine Basis, die an einen Emitter des ersten Ausgangstransistors (110) gekoppelt ist, und einen Kollektor aufweist, der mit dem Ausgangsanschluss (V_OUT) gekoppelt ist; eine Pufferschaltung (209), aufweisend: einen ersten Puffertransistor (230), der eine Basis aufweist, die mit dem Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist; und einen zweiten Puffertransistor (232), der eine Basis aufweist, die mit einer Basis des ersten Ausgangstransistors gekoppelt ist, und einen Emitter, der mit einem Emitter des ersten Puffertransistors gekoppelt ist.
Verstärker, aufweisend: einen Stromspiegel (102) der dafür ausgebildet ist, einen Differenzeingangsstrom (I_IN+ – I_IN–) aufzunehmen, der einer Differenz zwischen einem ersten Eingangsstrom (I_IN+) und einem zweiten Eingangsstrom (I_IN–) entspricht, wobei der Stromspiegel einen ersten Stromspiegeltransistor (104) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des ersten Eingangsstroms aufzunehmen, und wobei der Stromspiegel ferner einen zweiten Stromspiegeltransistor (106) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des zweiten Eingangsstrom aufzunehmen, und eine Basis, die mit einer Basis des ersten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist, und wobei der Stromspiegel (102) ferner einen dritten Stromspiegeltransistor (108) aufweist, wobei der dritte Stromspiegeltransistor eine Basis aufweist, die mit dem Kollektor des ersten Stromspiegeltransistors (104) gekoppelt ist, und einen Emitter aufweist, der mit der Basis des ersten und des zweiten Stromspiegeltransistors (104, 106) gekoppelt ist; einen Ausgangsanschluss (V_OUT); eine Ausgangsschaltung (103), die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist und dafür ausgebildet ist, einen Laststrom (I_LOAD) zu erzeugen, wenn der Ausgangsanschluss mit einer Last gekoppelt ist, wobei die Ausgangsschaltung einen ersten Ausgangstransistor (110) aufweist, der dafür ausgebildet ist, eine Stärke des Laststroms wenigstens teilweise zu steuern; und eine Pufferschaltung (209), aufweisend: einen ersten Puffertransistor (230), der eine Basis aufweist, die mit dem Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist; und einen zweiten Puffertransistor (232), der eine Basis aufweist, die mit einer Basis des ersten Ausgangstransistors gekoppelt ist, und einen Emitter, der mit einem Emitter des ersten Puffertransistors gekoppelt ist.
Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pufferschaltung (209) dafür ausgebildet ist, den Stromspiegel (102) von Veränderungen des Laststroms zu isolieren.
Verstärker nach Anspruch 1, wobei die Pufferschaltung (209) ferner eine zweite Spannungskompensationskomponente (332) aufweist, die mit einem Kollektor des zweiten Puffertransistors (232) gekoppelt ist, wobei die zweite Spannungskompensationskomponente dafür ausgebildet ist, eine Kollektor-Basis-Spannung des ersten Puffertransistor (230) zu steuern, um zu verhindern, dass der erste Puffertransistor in einer Sättigungsbetriebsregion arbeitet.
Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pufferschaltung (209) dafür ausgebildet ist, eine Spannungsverstärkung von etwa 1 und eine Stromverstärkung von etwa 100 oder mehr aufzuweisen.
Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Puffertransistor (230, 232) Superbeta-Bipolartransistoren mit einer gemeinsamen Emitter-Stromverstärkung von etwa 1.000 oder mehr sind.
Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine erste Pufferstromquelle (204) und eine zweite Pufferstromquelle (205), wobei die erste Pufferstromquelle mit einem Emitter des zweiten Puffertransistors (232) gekoppelt ist, und wobei die zweite Pufferstromquelle mit der Basis und dem Kollektor des zweiten Puffertransistors gekoppelt ist.
Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgangsschaltung (103) ferner eine erste Ausgangsstromquelle (116) und eine zweite Ausgangsstromquelle (117) aufweist, wobei die erste Ausgangsstromquelle mit dem Emitter des ersten Ausgangstransistors (110) und der Basis des zweiten Ausgangstransistor (120) gekoppelt ist, und wobei die zweite Ausgangsstromquelle (117) an den Kollektor des zweiten Ausgangstransistors (120) gekoppelt ist.
Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromspiegel (102) ferner einen ersten Widerstand (112), einen zweiten Widerstand (114) und eine Stromquelle (115) aufweist, und wobei der erste Widerstand mit einem Emitter des ersten Stromspiegeltransistors (104) gekoppelt ist, und wobei der zweite Widerstand mit einem Emitter des zweiten Stromspiegeltransistors (106) gekoppelt ist, und wobei die Stromquelle mit der Basis des ersten und des zweiten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist.
Verstärker nach Anspruch 4, ferner aufweisend einen ersten Kaskodentransistor (334), einen zweiten Kaskodentransistor (336) und einen dritten Kaskodentransistor (340), wobei der erste Kaskodentransistor einen Emitter aufweist, der mit einem Kollektor des dritten Stromspiegeltransistors (108) gekoppelt ist, und wobei der zweite Kaskodentransistor einen Emitter aufweist, der mit einem Kollektor des ersten Puffertransistors (230) gekoppelt ist, und wobei der dritte Kaskodentransistor einen Emitter aufweist, der mit einem Kollektor des ersten Ausgangstransistors (110) gekoppelt ist.
Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: einen ersten Eingangsanschluss (V_IN+); einen zweiten Eingangsanschluss (V_IN–); und eine Transkonduktanzstufe (101), die an den ersten und den zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist, wobei die Transkonduktanzstufe dafür ausgebildet ist, eine Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss zu verstärken, um den Differenzeingangsstrom (I_IN+ – I_IN–) zu erzeugen.
Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Stromspiegeltransistor (104, 106), der erste und der zweite Puffertransistor (230, 232) und der erste Ausgangstransistor (110) NPN-Bipolartransistoren sind.
Verfahren zur elektronischen Verstärkung, aufweisend: Erzeugen eines gespiegelten Stroms auf Grundlage eines Differenzeingangsstroms (I_IN+ – I_IN–) unter Verwendung eines Stromspiegels (102), wobei der Differenzeingangsstrom einer Differenz zwischen einem ersten Eingangsstrom (I_IN+) und einem zweiten Eingangsstrom (I_IN–) entspricht, und wobei der Stromspiegel einen ersten Stromspiegeltransistor (104) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des ersten Eingangsstroms aufzunehmen, und wobei der Stromspiegel ferner einen zweiten Stromspiegeltransistor (106) aufweist, der einen Kollektor aufweist, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des zweiten Eingangsstroms aufzunehmen, und eine Basis, die mit einer Basis des ersten Stromspiegeltransistors gekoppelt ist; Verstärken des gespiegelten Stroms, um einen verstärkten Strom zu erzeugen, unter Verwendung einer Pufferschaltung (209), wobei die Pufferschaltung einen ersten Puffertransistor (230) und einen zweiten Puffertransistor (232) aufweist, wobei der erste Puffertransistor eine Basis, die mit dem Kollektor des zweiten Stromspiegeltransistor gekoppelt ist, und einen Emitter aufweist, der mit einem Emitter des zweiten Puffertransistors gekoppelt ist, und wobei der zweite Puffertransistor einen Kollektor und eine Basis aufweist, die dafür ausgebildet sind, den verstärkten Strom auszugeben; Erzeugen eines Laststrom unter Verwendung einer Ausgangsschaltung (103), wobei die Ausgangsschaltung einen ersten Ausgangstransistor (110) aufweist, der eine Basis aufweist, die mit der Basis des zweiten Puffertransistors gekoppelt ist; und Steuern einer Kollektor-Basis-Spannung des zweiten Stromspiegeltransistors (106) relativ zu einer Kollektor-Basis-Spannung des ersten Stromspiegeltransistors (104) unter Verwendung einer ersten Spannungskompensationskomponente (226), wobei die erste Spannungskompensationskomponente zwischen dem Emitter des ersten Puffertransistors (230) und dem Emitter des zweiten Puffertransistors (232) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 15 ferner aufweisend Steuern einer Kollektor-Basis-Spannung des ersten Puffertransistors (230) relativ zu einer Kollektor-Basis-Spannung des dritten Stromspiegeltransistors (108) unter Verwendung einer zweiten Spannungskompensationskomponente (332), wobei die zweite Spannungskompensationskomponente mit einem Kollektor des zweiten Puffertransistors (232) gekoppelt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, wobei die Pufferschaltung (209) dafür ausgebildet ist, eine Spannungsverstärkung von etwa 1 und eine Stromverstärkung von etwa 100 oder mehr aufzuweisen.
Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: eine erste Stromquelle (115), die mit den Basen des ersten und des zweiten Stromspiegeltransistors (112, 114) gekoppelt ist; eine zweite Stromquelle (204), die mit den Emittern des ersten und des zweiten Puffertransistors (230, 232) gekoppelt ist; und eine dritte Stromquelle (205), die mit dem Kollektor des zweiten Puffertransistors (232) gekoppelt ist.