CN1113456C - 用于降低和稳定达林顿－耦合输出级的放大倍数的一个装置 - Google Patents

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Abstract

为了稳定一个输出级的无功电流和带宽，在一个电流间隔中采用该输出级以利用一个增加的输入电流来将其电流放大倍数连续地从第一放大倍数值增加到第二放大倍数值。

Description

用于降低和稳定达林顿-耦合输出级的放大倍数的一个装置
技术领域
本发明涉及一个输出级，更具体地，涉及一个用于稳定一个已知的包含双极性晶体管的达林顿-耦合输出级的无功电流和带宽的装置。
技术背景
这样一个已知的输出级对于低电流也有一个高的电流放大倍数。这使得当电流减少时，输出级的带宽减小。该电流放大倍数随着一个晶体管到一个晶体管而变化，而且，该电流放大倍数是与温度有关的。这导致了输出级无功电流的稳定的问题。
发明简述
本发明的目的在于消除在已知的输出级中的这些问题。
这可以根据本发明而获得，其中用到输出级的分别增加和减小的输入电流使输出级的电流放大倍数增加和减少。
因此，在高输入电路处获得一个高的电流放大倍数，这导致在驱动电流中的低驱动电流和低内部功耗。对于低输入电流，输出级的电流放大倍数减小以与晶体管的截止频率基本匹配，该频率以一种本身已知的方式减小，使得输出级的带宽基本稳定。在低输入电流时的一个低和稳定的放大倍数也相当简化了输出级的无功电流的控制
附图简述
下面将参照附图更详细地描述本发明，在附图中显示了根据本发明的一个输出级的实施例的简图。
优选实施例
附图显示了一个根据本发明的输出级，它包括一个输入端子IN，一个输出端子OUT，和一个供电端子VBB。
以一种本身已知的方式，所示输出级包括一个晶体管Q1，其基极连接到输入端子IN而其集电极在所示实施例中，连接到输出端子OUT。该晶体管Q1的集电极可以连接到另一个供电端子或接地。该晶体管Q1的发射极连接到晶体管Q2的基极。晶体管Q2的集电极连接到输出端子OUT，同时其发射极连接到供电端子VBB。
考虑到在所感兴趣的应用中一个期望的、最大集电极电流，以一种本身已知的方式，选择晶体管Q2以具有一个给定的发射极区域。
迄今为止，上述的、根据本发明的输出级的部分被称为达林顿电路，它是公知的并具有在上面技术领域部分所述的缺点。
已知的输出级的放大倍数将等于晶体管Q1的放大倍数β1和晶体管Q2的放大倍数β2的乘积。
根据本发明，晶体管Q3的集电极连接到输入端子IN，而其发射极连接到供电端子VBB，其基极连接到晶体管Q1的发射极和晶体管Q2的基极之间的互连点上。
根据本发明，这样选择晶体管Q3的发射极区，即晶体管Q2和Q3的发射极区之间的比例远远小于β1乘以β2。
附图显示了根据本发明的输出级的实施例，它是用于放大在输入端IN处的输入电流和在输出端OUT处输出一个输入电流的放大版本。
在输入端子IN处的输入电流被分为到晶体管Q1的基极电流和到晶体管Q3的集电极电流。从而，晶体管Q1的发射极电流变为到晶体管Q2和Q3的基极电流。
对于低输入电流，电阻R1两端的压降将很小，使得晶体管Q2和Q3的基极-发射极电压变得基本相等。因此，由于发射极区为晶体管尺寸的一个量度，晶体管Q2和Q3的集电极电流之间的比值将基本上等于晶体管Q2和Q3的的发射极区之间的比值。从而，基本上等于晶体管Q2和Q3的集电极电流之间比值的输出级的放大倍数也变得等于晶体管Q2和Q3的的发射极区之间的比值。从而，可以通过输入一个合适的电流到输入端子IN中来简单地获得晶体管Q2中的一个期望的无功电流。
对于端子IN处的更高的输入电流，电阻R1两端的压降将增加，使得晶体管Q3的基极-发射极电压相对于Q2的基极-发射极电压减少。因此，晶体管Q2的集电极电流比晶体管Q3的集电极电流增加的更快。从而，由于上述放大倍数等于晶体管Q2和Q3的集电极电流之间比值，因此放大倍数将随着输入电流的增加而增加。
对于高输入电流，电阻R1两端的压降将很大，使得到输入端子IN的输入电流基本上不再给出在晶体管Q3中增加的集电极电流。从而，输入电流在此之上的每一个增加量基本上都作为到晶体管Q1的基极电流。晶体管Q1的发射极电流等于放大倍数β1乘以输入电流。该发射极电流基本上作为到晶体管Q2的基极电流。晶体管Q2的集电极电流等于放大倍数β2乘以其基极电流，并因此，晶体管Q2的集电极电流变为等于β1乘以β2乘以输入电流。从而，在此情形下，对于高输入电流，输出级的放大倍数增到β1乘以β2。
根据本发明的输出级的优点在于放大倍数依赖于输入电流，并且对于低输入电流，通过使得放大倍数基本上依赖于所述发射极区之间的比值来使得放大倍数任意低和稳定。从而，输出级中所期望的带宽可以向下保持在比可能值更低的电流处。
放大倍数依赖于输入电流，和对于低输入电流可为任意低的特性也简化了稳定无功电流的问题。

Claims (1)

1.一种用于对低输入电流，降低和稳定达林顿-耦合输出级的放大倍数的装置，该输出级包括一个第一晶体管(Q1)，其基极连接到输出级的输入端子(IN)，而其发射极连接到第二晶体管(Q2)的基极，而第二晶体管的发射极连接到输出级的供电端(VBB)，其集电极连接到输出级的输出端子(OUT)，其特征在于
-具有一个第三晶体管(Q3)，其集电极连接到输入端子(IN)，其发射极经一个电阻(R1)连接到供电端子(VBB)，而其基极连接到第一晶体管(Q1)的发射极与第二晶体管(Q2)的基极之间的互连点上，和
-该第二和第三晶体管(Q2，Q3)的发射极区之间的比值小于第一晶体管(Q1)的放大倍数与第二晶体管(Q2)的放大倍数的乘积。
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