CN101604958A - 双重供电放大器 - Google Patents

双重供电放大器 Download PDF

Info

Publication number
CN101604958A
CN101604958A CNA2008102128733A CN200810212873A CN101604958A CN 101604958 A CN101604958 A CN 101604958A CN A2008102128733 A CNA2008102128733 A CN A2008102128733A CN 200810212873 A CN200810212873 A CN 200810212873A CN 101604958 A CN101604958 A CN 101604958A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
supply power
signal
power voltage
supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008102128733A
Other languages
English (en)
Inventor
侯钧豑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MediaTek Inc
Original Assignee
MediaTek Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MediaTek Inc filed Critical MediaTek Inc
Publication of CN101604958A publication Critical patent/CN101604958A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0211—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the supply voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/181—Low-frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers
    • H03F3/183—Low-frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/187—Low-frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/30—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/3001—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor with field-effect transistors
    • H03F3/3022—CMOS common source output SEPP amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/03—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being designed for audio applications
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/411—Indexing scheme relating to amplifiers the output amplifying stage of an amplifier comprising two power stages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/511—Many discrete supply voltages or currents or voltage levels can be chosen by a control signal in an IC-block amplifier circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/54—Two or more capacitor coupled amplifier stages in cascade

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种双重供电放大器，包含输入级，转换级以及输出级。输入级耦接至第一供电电压，接收一对输入信号，用以产生第一电压信号，第一电压信号具有与此对输入信号的差值成比例的大小；转换级，耦接至第一供电电压，第二供电电压以及第三供电电压，第三供电电压低于第一供电电压以及第二供电电压，转换级接收来自输入级的第一电压信号，以产生关于第二供电电压的第二电压信号以及关于第三供电电压的第三电压信号；输出级，耦接至第二供电电压以及第三供电电压，接收第二电压信号以及第三电压信号，以产生输出信号，输出信号摆动于第二供电电压与第三供电电压。本发明通过转换级来取代中间级电容，可以减少集成电路的面积，并有效的降低成本。

Description

双重供电放大器
【技术领域】
本发明有关于集成电路放大装置，尤其有关于双重供电放大器(dual supplyamplifier)。
【背景技术】
放大器可用于各种应用中，在这些应用中，对于视频以及音频应用而言，小型化(miniaturization)是非常重要的。在高级集成电路中，低供电电压用以减少功率消耗。然而，对于真实信号例如声音信号而言，大小可能比供电电压要大。因此，除了低电压放大级之外，还需要耦接至具有较高供电电压的高电压放大级，以提供大信号。
图1为一两级双重供电放大器的示意图，低电压放大级110耦接至高电压放大级140。在耳机(headphone)的实施例中，耦接于低电压放大级110的供电电压VDD1为3.3V，耦接于高电压放大级140的供电电压VDD2为8-12V。在这种结构中，需要中间级电容120以隔离低电压放大级110以及高电压放大级140。如本领域的技术人员所熟知，电容在集成电路中会占据比较大的面积，因此，这样的结构成本较高且效率很低。
【发明内容】
为了克服现有技术双重供电放大器由于采用电容而在集体电路中会占据比较大的面积的缺陷，本发明特提供一种双重供电放大器，其中不使用任何中间级电容将低电压级以及高电压级整合于集成电路中。
本发明实施例提供一种双重供电放大器，包含输入级，转换级以及输出级。输入级耦接至第一供电电压，接收一对输入信号，以产生第一电压信号，第一电压信号具有与此对输入信号的差值成比例的大小。转换级，耦接至第一供电电压，第二供电电压以及第三供电电压，且第三供电电压低于第一供电电压以及第二供电电压，转换级接收来自输入级的第一电压信号，以产生关于第二供电电压的第二电压信号以及关于第三供电电压的第三电压信号。输出级，耦接至第二供电电压以及第三供电电压，接收第二电压信号以及第三电压信号，以产生输出信号，输出信号摆动于第二供电电压以及第三供电电压之间。
本发明通过转换级来取代中间级电容，可以减少集成电路的面积，并有效的降低成本。
【附图说明】
图1为两级双重供电放大器的示意图。
图2为根据本发明第一实施例的双重供电放大器的方块图。
图3为根据本发明另一实施例的双重供电放大器的方块图。
图4为图3中双重供电放大器的结构实施例的示意图。
【具体实施方式】
图2为根据本发明第一实施例的双重供电放大器的方块图。本实施例中的双重供电放大器包含输入级210，转换级220以及输出级240。提供一对差动输入信号Vip以及Vin至输入级210。输入级210耦接至低供电电压VDD1和接地电压。输入级210接收差动输入信号Vip以及Vin并产生电压信号V3，电压信号V3的大小(magnitude)与Vip、Vin之间的差值成比例，即V3∝|Vip-Vin|，并与接地电压有关。转换级220耦接至低供电电压VDD1，高供电电压VDD2以及接地电压。转换级220接收来自输入级210的电压信号V3并产生两个电压信号V1以及V2。电压信号V1与高供电电压VDD2有关，电压信号V2与接地电压有关。提供电压信号V1以及V2至输出级240。输出级240耦接至高供电电压VDD2以及接地电压。输出级240接收电压信号V1以及V2，并产生输出信号Vo，输出信号Vo可以在高供电电压VDD2与接地电压之间摆动。
图3为根据本发明另一实施例的双重供电放大器的方块图。本实施例中的双重供电放大器包含输入级310，转换级320以及输出级340。提供一对差动输入信号Vip以及Vin至输入级310。输入级310耦接至低供电电压VDD1以及接地电压。输入级310接收差动输入信号Vip以及Vin并产生电压信号V3，电压信号V3的大小与输入信号Vip、Vin之间的差值成比例，即V3∝|Vip-Vin|，并与接地电压有关。转换级320耦接至低供电电压VDD1以及高供电电压VDD2。与第一实施例相比，转换级320还耦接至第三供电电压VDD3而不是耦接至接地电压。第三供电电压VDD3比接地电压要低，也就是说第三供电电压VDD3为负电压。第三供电电压VDD3可通过将高供电电压VDD2提供至直流至直流转换器305而产生。第三供电电压VDD3与高供电电压VDD2之间的关系为VDD3＝-aVDD2，其中a为系数，且0＜a。转换级320接收来自输入级310的电压信号V3并产生两个电压信号V1以及V2。电压信号V1与高供电电压VDD2有关，电压信号V2与第三供电电压VDD3有关。提供电压信号V1以及V2至输出级340，输出级340耦接至高供电电压VDD2以及负电压VDD3。输出级340接收电压信号V1以及V2，并产生输出信号Vo，输出信号Vo可以在高供电电压VDD2与负电压VDD3之间摆动。本实施例中的双重供电放大器将参考图4在后面进行更详细的描述。
图4为图3中双重供电放大器的结构实施例的示意图。如图所示，转换级320包含电压至电流转换器321(图中显示为V/I转换器)，电流镜323，放大器325，参考电流源327以及晶体管M3329。输出级340包含P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管M1343以及N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管M2347。如前所述，输入级310用以产生电压信号V3。电压至电流转换器321耦接至供电电压VDD1，接收电压信号V3并将电压信号V3转换为电流信号I3。电流信号I3被发送至耦接于VDD3的电流镜323。电流镜323提供大小与电流I3成比例的电流I1以及I2。放大器325具有输入端Iinn，Iinp以及输出端Ioutp，Ioutn。输入端Iinn耦接于用以提供参考电流Iref的参考电流源327，输入端Iinp耦接至晶体管M3329的漏极。晶体管M3329具有耦接于输入端Iinp的漏极，耦接于负电压VDD3的源极以及一栅极，且晶体管M3329的栅极耦接于晶体管M2347的栅极以及电流镜323提供的电流I2和放大器325的输出端Ioutn。晶体管M1343的源极耦接至高供电电压VDD2，晶体管M1343的栅极耦接至电流镜323提供的电流I1以及放大器325的输出端Ioutp，晶体管M1343的漏极耦接至晶体管M2347的漏极。晶体管M2347的源极耦接至负电压VDD3。相应的，电压信号V1与电流I1以及输出端Ioutp的输出相关，电压信号V2与电流I2以及输出端Ioutn的输出相关。
晶体管M3329感测晶体管M2347的直流电流。放大器325将晶体管M3329的电流IM3与由电流源327所提供的参考电流Iref进行比较。放大器325的输出端Ioutp，Ioutn分别提供差动输出电流信号Ioutp以及Ioutn以使电压信号V1和V2具有使晶体管M1343以及M2347保持于一偏置点的大小。当晶体管M1343以及M2347保持于偏置点时，晶体管M1343以及M2347的直流电流与参考电流Iref成比例。当晶体管M3329的电流IM3比参考电流Iref大，放大器325的输出电流Ioutp比Ioutn大，这样一来可以拉升电压信号V1以及拉低电压信号V2。通过这样的反馈机制，可以适当的调整电压信号V1和电压信号V2。
电流I1以及I2的交流大小与输入信号的差值(Vip-Vin)相关。电压信号V1具有相关于高供电电压VDD2的参考电压，且用以控制晶体管M1343的交流电流。晶体管M1343的交流电压应为电压降(voltage drop)VDD2-V1。电压信号V2与负电压VDD3有关，且用以控制晶体管M2347的交流电流。晶体管M2347的交流电压应为电压降V2-VDD3。输出信号Vo摆动于电压信号V1以及电压信号V2之间。由于电压信号V1以及V2均与输入信号的差值(Vip-Vin)有关，因此，输出信号Vo的交流大小与输入信号的差值(Vip-Vin)相关。相应的，根据本发明实施例的双重供电放大器提供输出信号Vo，输出信号Vo摆动于高供电电压VDD2以及负电压VDD3之间。
输出信号Vo的直流大小可以位于高供电电压VDD2以及负电压VDD3之间的任意点。当负电压VDD3接近-VDD2，输出信号Vo的直流大小可以接近接地电压，并且这样一来本发明实施例的双重供电放大器可以直接连接至耳机。反之，本发明实施例的双重供电放大器可以经由位于此双重供电放大器输出节点的一电容(未显示)连接至耳机，图2中的双重供电放大器也是如此。
优选的，用于转换级以及输出级的晶体管M1343，M2347以及M3329可以由其漏极可以维持超过VDD1两倍的电压降的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)实现。

Claims (12)

1.一种双重供电放大器，包含：
输入级，耦接至第一供电电压，该输入级接收一对输入信号，以产生第一电压信号，该第一电压信号具有与该对输入信号的差值成比例的大小；
转换级，耦接至该第一供电电压、第二供电电压以及第三供电电压，且该第三供电电压低于该第一供电电压以及该第二供电电压，该转换级接收来自该输入级的该第一电压信号，以产生关于该第二供电电压的第二电压信号以及关于该第三供电电压的第三电压信号；以及
输出级，耦接至该第二供电电压以及该第三供电电压，该输出级接收该第二电压信号以及该第三电压信号，以产生输出信号，该输出信号摆动于该第二供电电压以及该第三供电电压之间。
2.根据权利要求1所述的双重供电放大器，其特征在于，该第三供电电压为接地电压。
3.根据权利要求2所述的双重供电放大器，其特征在于，该输出级耦接至位于输出节点的电容。
4.根据权利要求1所述的双重供电放大器，其特征在于，该第三供电电压为负电压。
5.根据权利要求4所述的双重供电放大器，其特征在于，该输出级直接连接至耳机。
6.根据权利要求4所述的双重供电放大器，其特征在于，该第三供电电压由直流至直流转换器产生。
7.根据权利要求1所述的双重供电放大器，其特征在于，该转换级包含：
电压至电流转换器，耦接于该第一供电电压，用以将该第一电压信号转换为第一电流信号，且该第一电流信号的大小与该第一电压信号成比例；
电流镜，耦接于该第三供电电压，接收该第一电流信号以提供第二电流信号以及第三电流信号，且该第二电流信号舆该第三电流信号的大小都与该第一电流信号成比例；以及
放大器，耦接于该第二供电电压以提供一对差动输出电流，该对差动输出电流以及该第二电流信号和第三电流信号用以决定该第二电压信号以及该第三电压信号的大小。
8.根据权利要求7所述的双重供电放大器，其特征在于，该转换级包含第一晶体管用以感测该第三电压信号以及提供第四电流信号，该第四电流信号通过该放大器与参考电流进行比较并产生比较结果，该放大器根据该比较结果调整该对差动输出电流以调整该第二电压信号以及该第三电压信号。
9.根据权利要求8所述的双重供电放大器，其特征在于，该第一晶体管由金属氧化物半导体场效应管实现，该金属氧化物半导体场效应管具有可维持大于该第一供电电压两倍的电压降的漏极。
10.根据权利要求1所述的双重供电放大器，其特征在于，该输出级包含：
第二晶体管，耦接至该第二供电电压，于该第二晶体管的控制端接收该第二电压信号；以及
第三晶体管，耦接至该第三供电电压，于该第三晶体管的控制端接收该第三电压信号，
其中，该输出级用以根据该第二供电电压、该第三供电电压、该第二电压信号以及该第三电压信号产生该输出信号。
11.根据权利要求10所述的双重供电放大器，其特征在于，该第二晶体管以及该第三晶体管中的每一个以金属氧化物半导体场效应管实现，该金属氧化物半导体场效应管具有可维持大于该第一供电电压两倍的电压降的漏极。
12.根据权利要求10所述的双重供电放大器，其特征在于，该第二晶体管由P型金属氧化物半导体晶体管实现，该第三晶体管由N型金属氧化物半导体晶体管实现。
CNA2008102128733A 2008-06-12 2008-09-08 双重供电放大器 Pending CN101604958A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/137,727 US7612615B1 (en) 2008-06-12 2008-06-12 Dual supply amplifier
US12/137,727 2008-06-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101604958A true CN101604958A (zh) 2009-12-16

Family

ID=41227433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008102128733A Pending CN101604958A (zh) 2008-06-12 2008-09-08 双重供电放大器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7612615B1 (zh)
CN (1) CN101604958A (zh)
TW (1) TWI355800B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102497194A (zh) * 2011-11-22 2012-06-13 奇瑞汽车股份有限公司 电压采样方法及电压采样电路

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5480017B2 (ja) * 2010-05-27 2014-04-23 ラピスセミコンダクタ株式会社 フォールデッドカスコード型の差動アンプ及び半導体装置
KR102491136B1 (ko) 2015-12-18 2023-01-25 에스케이하이닉스 주식회사 수신 장치, 이를 이용하는 반도체 장치 및 시스템
KR102558408B1 (ko) 2018-11-05 2023-07-24 에스케이하이닉스 주식회사 파워 게이팅 시스템 및 이를 포함하는 메모리 시스템
KR20220019323A (ko) 2020-08-10 2022-02-17 에스케이하이닉스 주식회사 파워게이팅 동작을 수행하는 장치
US11870348B1 (en) * 2020-08-28 2024-01-09 Empower Semiconductor, Inc. High speed, low quiescent current comparator

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05347519A (ja) 1991-12-31 1993-12-27 Texas Instr Inc <Ti> 演算増幅器
US7061327B2 (en) 2002-01-24 2006-06-13 Maxim Integrated Products, Inc. Single supply headphone driver/charge pump combination
US7183857B2 (en) 2002-01-24 2007-02-27 Maxim Integrated Products Inc. Single supply direct drive amplifier
GB2408644B (en) * 2003-11-26 2007-04-25 Wolfson Ltd Amplifier
US8362838B2 (en) * 2007-01-19 2013-01-29 Cirrus Logic, Inc. Multi-stage amplifier with multiple sets of fixed and variable voltage rails

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102497194A (zh) * 2011-11-22 2012-06-13 奇瑞汽车股份有限公司 电压采样方法及电压采样电路

Also Published As

Publication number Publication date
TW200952330A (en) 2009-12-16
US7612615B1 (en) 2009-11-03
TWI355800B (en) 2012-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8207789B2 (en) Differential amplifier circuit
US7271663B2 (en) Operational amplifier output stage and method
US8618787B1 (en) Current mirror and high-compliance single-stage amplifier
CN101604958A (zh) 双重供电放大器
CN106027030B (zh) 一种高速高线性全差分跟随器
CN101951236A (zh) 一种数字可变增益放大器
CN102331809A (zh) 一种具有栅极漏电补偿的电流镜电路
US7733182B2 (en) Hybrid class AB super follower
CN201846315U (zh) 一种数字可变增益放大器
US10284144B2 (en) Amplifier circuit of high response speed and related clamping method
US8836427B2 (en) Folded cascode operational amplifier
CN101839941A (zh) 信号感测放大器
US9467108B2 (en) Operational amplifier circuit and method for enhancing driving capacity thereof
US20130068935A1 (en) Light receiving circuit
US7164298B2 (en) Slew rate enhancement circuit via dynamic output stage
US20080297254A1 (en) Class ab amplifier
US7830207B2 (en) Amplifier circuit
CN110350880A (zh) 一种新型超宽带运算放大器
US11936375B2 (en) Buffer apparatus, chip and electronic device
US9564857B2 (en) Low noise amplifier and chip
CN105048978B (zh) 放大器输入保护的装置和方法
CN107453723A (zh) 放大器
CN114629456A (zh) 输出级电路和ab类放大器
US7816989B2 (en) Differential amplifier
CN106325351A (zh) 一种双路电压缓冲电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20091216