CN220528013U - 一种高性能低功耗的放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高性能低功耗的放大电路，包括差分放大电路、二阶补偿电路和输出级电路，所述差分放大电路与所述二阶补偿电路为电性连接，所述输出级电路与所述二阶补偿电路电性连接，所述差分放大电路用于放大输入信号，所述二阶补偿电路用于降低电路失真，所述输出级电路用于放大电流并驱动负载。本实用新型能够在供电功率不高或者受限的情况下获得高性能。

Description

一种高性能低功耗的放大电路

技术领域

本实用新型涉及信号放大技术领域，具体涉及一种高性能低功耗的放大电路。

背景技术

高性能放大电路往往因为效率低而需要较高的供电功率。低功耗放大电路没有这一缺点但是不能达到高性能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种高性能低功耗的放大电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高性能低功耗的放大电路，包括差分放大电路、二阶补偿电路和输出级电路，所述差分放大电路与所述二阶补偿电路为电性连接，所述输出级电路与所述二阶补偿电路电性连接，所述差分放大电路用于放大输入信号，所述二阶补偿电路用于降低电路失真，所述输出级电路用于放大电流并驱动负载。

在本实用新型中，优选地，所述差分放大电路包括第四电阻、第五电阻、第一三极管、第二三极管和恒流源，所述第一三极管的发射极与第二三极管的发射极相连且通过恒流源连于负电源供电端子，所述第一三极管的集电极通过第四电阻接于正电源供电端子。

在本实用新型中，优选地，所述二阶补偿电路包括运算放大器、第七电阻、第三电容和第九电阻，所述运算放大器的反相输入端通过第七电阻与第一三极管的集电极相连，且所述运算放大器的反相输入端通过第三电容、第九电阻与所述输出级电路相连，所述运算放大器的正相输入端与所述第二三极管的集电极相连，所述运算放大器的输出端与所述输出级电路相连。

在本实用新型中，优选地，所述输出级电路包括第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的发射极与所述第四三极管的发射极相连，所述第三三极管的集电极与正电源供电端子相连，所述第四三极管的集电极与负电源供电端子相连，所述第三三极管的基极与所述第四三极管的基极相连。

在本实用新型中，优选地，所述二阶补偿电路还包括第四电容、第五电容和第十电阻，所述第四电容的一端与运算放大器的反相输入端相连，所述第四电容的另一端通过第五电容与所述运算放大器的输出端相连，且所述第四电容的另一端通过第十电阻接地。

在本实用新型中，优选地，还包括用于提高电路稳定性的稳定电路，所述稳定电路与所述输出级电性连接，所述稳定电路包括第六电容和第十三电阻，所述第六电容的一端外接有信号输出端子，所述第六电容的另一端通过串联所述第十三电阻与所述运算放大器的输出端相连。

在本实用新型中，优选地，所述稳定电路还包括第一电容和第六电阻，所述第一电容的一端与所述第一三极管的集电极相连，所述第一电容的另一端通过串联第六电阻与第二三极管的集电极相连。

在本实用新型中，优选地，所述稳定电路还包括第二电容和第八电阻，所述第二电容的一端与所述运算放大器的正相输入端相连，所述第二电容的另一端通过串联第八电阻接地。

在本实用新型中，优选地，所述稳定电路还包括第七电容和第十四电阻，所述第十四电阻的一端与信号输出端相连，所述第十四电阻的另一端通关串联第七电容接地，第十四电阻和第七电容用于提高整个电路的稳定性。

在本实用新型中，优选地，当接入差分信号时，还包括与所述差分放大电路电性连接的反馈电路，所述反馈电路用于控制电路增益，所述反馈电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第十五电阻，同向信号接入同向信号输入端子，反向信号接入反向信号输入端子，所述同向信号输入端子通过第一电阻与第一三极管的基极相连，且所述同向信号输入端子通过第一电阻、第十五电阻接地，所述反向信号输入端子通过第二电阻与所述第二三极管的基极相连，且所述反向信号输入端子通过第二电阻、第三电阻外接有信号输出端子。

在本实用新型中，优选地，所述差分放大电路包括第四电阻、第五电阻、第一三极管、第二三极管和恒流源，所述第一三极管的发射极与第二三极管的发射极相连且通过恒流源连于正电源供电端子，所述第一三极管的集电极通过第四电阻与所述第二三极管的集电极相连且接于负电源供电端子。

本实用新型具有的优点和积极效果是：在驱动负载需要对电压及电流进行放大，第三三极管和第四三极管组成的乙类输出级可以提供较强的放大电流能力且有极高的低功耗特性，但是存在巨大的交越失真，第十一电阻用于少量降低失真，第十二电阻、第十三电阻和第六电容用于提高输出级稳定性，将输出级放在二阶补偿电路的反馈回路中，能大幅度降低失真，此外，运算放大器可以提供一定的电压放大，第二电容和第八电阻用于提高二阶补偿电路的稳定性。为了进一步降低失真，引入差分放大电路，该电路有很高的开环增益，可以降低失真，第一电容和第六电阻用于提高差分放大电路的稳定性。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例一的电路图；

图2是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例二的电路图；

图3是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例三的电路图；

图4是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例三的一种形式的电路图；

图5是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例四的电路图；

图6是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例五的电路图；

图7是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例六的一种形式电路图；

图8是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例六的另一种形式电路图；

图9是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例七的电路图；

图10是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例八的一种形式的电路图；

图11是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例八的另一种形式的电路图；

图12是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例九的电路图；

图13是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例十的电路图；

图14是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例十一的电路图；

图15是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例十二的电路图；

图16是本实用新型的一种高性能低功耗的放大电路的实施例十三的电路图。

图中：R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；R13、第十三电阻；R14、第十四电阻；R15、第十五电阻；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；C5、第五电容；C6、第六电容；C7、第七电容；T1、第一三极管；T2、第二三极管；T3、第三三极管；T4、第四三极管；IS1、恒流源；U1、运算放大器；OUT、信号输出端子；IN+、同向信号输入端子；IN-、反向信号输入端子；VCC、正电源供电端子；VEE、负电源供电端子。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一：

如图1所示，本实用新型提供一种高性能低功耗的放大电路，包括差分放大电路、二阶补偿电路和输出级电路，差分放大电路与二阶补偿电路为电性连接，输出级电路与二阶补偿电路电性连接，差分放大电路用于放大输入信号，二阶补偿电路用于降低电路失真，输出级电路用于放大电流并驱动负载。

在本实施例中，进一步地，差分放大电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第一三极管T1、第二三极管T2和恒流源IS1，第一三极管T1的发射极与第二三极管T2的发射极相连且通过恒流源IS1连于负电源供电端子VEE，第一三极管T1的集电极通过第四电阻R4接于正电源供电端子VCC。

在本实施例中，进一步地，二阶补偿电路包括运算放大器U1、第七电阻R7、第三电容C3和第九电阻R9，运算放大器U1的反相输入端通过第七电阻R7与第一三极管T1的集电极相连，且运算放大器U1的反相输入端通过第三电容C3、第九电阻R9与输出级电路相连，运算放大器U1的正相输入端与第二三极管T2的集电极相连，运算放大器U1的输出端与输出级电路相连，运算放大器U1也可以改用其他元器件搭建，可提供等效功能即可，在本实用新型中不作进一步限制。

在本实施例中，进一步地，输出级电路包括第三三极管T3和第四三极管T4，第三三极管T3的发射极与第四三极管T4的发射极相连，第三三极管T3的集电极与正电源供电端子VCC相连，第四三极管T4的集电极与负电源供电端子VEE相连，第三三极管T3的基极与第四三极管T4的基极相连。

实施例二：

如图2所示，在本实施例中，进一步地，稳定电路还包括第七电容C7和第十四电阻R14，第十四电阻R14的一端与信号输出端相连，第十四电阻R14的另一端通关串联第七电容C7接地，信号输出端用于驱动负载。

实施例三：

如图3和图4所示，在本实施例中，进一步地，还包括用于提高电路稳定性的稳定电路，稳定电路与输出级电性连接，稳定电路包括第六电容C6和第十三电阻R13，第六电容C6的一端外接有信号输出端子OUT，第六电容C6的另一端通过串联第十三电阻R13与运算放大器U1的输出端相连。通过设置第十三电阻R13和第六电容C6，能有效起到输出级更加稳定工作的作用，第六电容C6可以直接短接。

实施例四：

如图5所示，在第三三极管T3的发射极和第四三极管T4的发射极与信号输出端之间设有第十二电阻。

实施例五：

如图6所示，输出级电路还包括第十一电阻，第十一电阻的一端接于第三三极管T3的基极与第四三极管T4的基极之间，第十一电阻的另一端接于第三三极管T3的发射极与第四三极管T4的发射极之间。

实施例六：

如图7所示，在本实施例中，进一步地，二阶补偿电路还包括第四电容C4和第十电阻R10，第四电容C4的一端与运算放大器U1的反相输入端相连，第四电容C4的另一端通过第十电阻R10接地，此为一种表现形式，另一种表现形式还包括第五电容C5，第四电容C4的另一端通过第五电容C5与运算放大器U1的输出端相连，具体如图8所示。

实施例七：

如图9所示，在本实施例中，进一步地，稳定电路还包括第二电容C2和第八电阻R8，第二电容C2的一端与运算放大器U1的正相输入端相连，第二电容C2的另一端通过串联第八电阻R8接地，能够进一步提升二阶补偿电路工作的稳定性。

实施例八：

如图10，在本实施例中，进一步地，当输入单端信号且整个电路需要增益时，包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二三极管T2的基极通过第二电阻R2接地，第二三极管T2的基极通过第三电阻R3与信号输出端子OUT相连，第二电阻R2和第三电阻R3用于控制整个电路的增益。除此之外还有第二种表现形式，第二电阻R2也可以简化省略，具体电路结构如图11所示。

在本实施例中，进一步地，稳定电路还包括第一电容C1和第六电阻R6，第一电容C1的一端与第一三极管T1的集电极相连，第一电容C1的另一端通过串联第六电阻R6与第二三极管T2的集电极相连，通过设置包括第一电容C1和第六电阻R6在内的稳定电路，便于进一步提高差分放大电路工作的稳定性。

实施例九：

如图12所示，在本实施例中，进一步地，当接入差分信号时，还包括与差分放大电路电性连接的反馈电路，反馈电路用于控制电路增益，反馈电路包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与第一三极管T1的基极相连，第一电阻R1的另一端与同向信号输入端子IN+相连，同向信号输入端子IN+用于接入同向信号，第二电阻R2的一端与第二三极管T2的基极相连，第二电阻R2的另一端与反向信号输入端子IN-相连，反向信号输入端子IN-用于接入反向信号。由于输出级电路接入第十二电阻提高稳定性之后带来了增加输出内阻的缺点，将第十二电阻放在包括第二电阻R2和第三电阻R3的反馈回路中可以解决增加了输出内阻的问题。

实施例十：

如图13，本实施例相较于实施例九的不同之处在于，在需要增益的情况下，电路结构增加了第十五电阻R15和第三电阻R3，第一三极管T1的基极通过第十五电阻R15接地，第三电阻R3接于第二三极管T2的基极与信号输出端子之间，输入差分信号且通过第一电阻R1、第十五电阻R15、第二电阻R2、第三电阻R3的取值控制整个电路增益。

实施例十一：

如图14所示，相较于实施例十，在本实施例中，进一步地，稳定电路还包括第一电容C1和第六电阻R6，第一电容C1的一端与第一三极管T1的集电极相连，第一电容C1的另一端通过串联第六电阻R6与第二三极管T2的集电极相连。

实施例十二：

如图13所示，本实施例相较于实施例十一的不同之处在于，差分放大电路采用PNP管，仅差分放大电路不同，其他电路结构简化过程与前文一致，具体而言，当接入差分信号时，还包括与差分放大电路电性连接的反馈电路，反馈电路用于控制电路增益，反馈电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第十五电阻R15，同向信号接入同向信号输入端子IN+，反向信号接入反向信号输入端子IN-，同向信号输入端子IN+通过第一电阻R1与第一三极管T1的基极相连，且同向信号输入端子IN+通过第一电阻R1、第十五电阻R15接地，反向信号输入端子IN-通过第二电阻R2与第二三极管T2的基极相连，且反向信号输入端子IN-通过第二电阻R2、第三电阻R3外接有信号输出端子OUT，第一电阻R1和第十五电阻R15用于控制整个电路的增益。由于输出级电路接入第十二电阻提高稳定性之后带来了增加输出内阻的缺点，将第十二电阻放在包括第二电阻R2和第三电阻R3的反馈回路中可以解决增加了输出内阻的问题。

实施例十三：

本实施例是在实施例一的基础上省略第一电容C1和第六电阻R6，这是基于工作稳定的情况下的省略。

在驱动负载需要对电压及电流进行放大，第三三极管T3和第四三极管T4组成的乙类输出级可以提供较强的放大电流能力且有极高的低功耗特性，但是存在巨大的交越失真，第十一电阻用于少量降低失真，第十二电阻、第十三电阻R13和第六电容C6用于提高输出级稳定性，将输出级放在二阶补偿电路的反馈回路中，能大幅度降低失真，此外，运算放大器U1可以提供一定的电压放大，第二电容C2和第八电阻R8用于提高二阶补偿电路的稳定性。为了进一步降低失真，引入差分放大电路，该电路有很高的开环增益，可以降低失真，第一电容C1和第六电阻R6用于提高差分放大电路的稳定性。本实用新型提供一种高性能且低功耗的放大电路，可以在供电功率不高或者受限的情况下获得高性能。以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种高性能低功耗的放大电路，其特征在于，包括差分放大电路、二阶补偿电路和输出级电路，所述差分放大电路与所述二阶补偿电路为电性连接，所述输出级电路与所述二阶补偿电路电性连接，所述差分放大电路用于放大输入信号，所述二阶补偿电路用于降低电路失真，所述输出级电路用于放大电流并驱动负载。

2.根据权利要求1所述的一种高性能低功耗的放大电路，其特征在于，所述差分放大电路包括第四电阻、第五电阻、第一三极管、第二三极管和恒流源，所述第一三极管的发射极与第二三极管的发射极相连且通过恒流源连于负电源供电端子，所述第一三极管的集电极通过第四电阻接于正电源供电端子。

3.根据权利要求2所述的一种高性能低功耗的放大电路，其特征在于，所述二阶补偿电路包括运算放大器、第七电阻、第三电容和第九电阻，所述运算放大器的反相输入端通过第七电阻与第一三极管的集电极相连，且所述运算放大器的反相输入端通过第三电容、第九电阻与所述输出级电路相连，所述运算放大器的正相输入端与所述第二三极管的集电极相连，所述运算放大器的输出端与所述输出级电路相连。

4.根据权利要求1所述的一种高性能低功耗的放大电路，其特征在于，所述输出级电路包括第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的发射极与所述第四三极管的发射极相连，所述第三三极管的集电极与正电源供电端子相连，所述第四三极管的集电极与负电源供电端子相连，所述第三三极管的基极与所述第四三极管的基极相连。

5.根据权利要求1所述的一种高性能低功耗的放大电路，其特征在于，所述二阶补偿电路还包括第四电容、第五电容和第十电阻，所述第四电容的一端与运算放大器的反相输入端相连，所述第四电容的另一端通过第五电容与所述运算放大器的输出端相连，且所述第四电容的另一端通过第十电阻接地。

6.根据权利要求3所述的一种高性能低功耗的放大电路，其特征在于，还包括用于提高电路稳定性的稳定电路，所述稳定电路与所述输出级电性连接，所述稳定电路包括第六电容和第十三电阻，所述第六电容的一端外接有信号输出端子，所述第六电容的另一端通过串联所述第十三电阻与所述运算放大器的输出端相连。

7.根据权利要求6所述的一种高性能低功耗的放大电路，其特征在于，所述稳定电路还包括第一电容和第六电阻，所述第一电容的一端与所述第一三极管的集电极相连，所述第一电容的另一端通过串联第六电阻与第二三极管的集电极相连。

8.根据权利要求6所述的一种高性能低功耗的放大电路，其特征在于，所述稳定电路还包括第二电容和第八电阻，所述第二电容的一端与所述运算放大器的正相输入端相连，所述第二电容的另一端通过串联第八电阻接地。

9.根据权利要求2所述的一种高性能低功耗的放大电路，其特征在于，当接入差分信号时，还包括与所述差分放大电路电性连接的反馈电路，所述反馈电路用于控制电路增益，所述反馈电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第十五电阻，同向信号接入同向信号输入端子，反向信号接入反向信号输入端子，所述同向信号输入端子通过第一电阻与第一三极管的基极相连，且所述同向信号输入端子通过第一电阻、第十五电阻接地，所述反向信号输入端子通过第二电阻与所述第二三极管的基极相连，且所述反向信号输入端子通过第二电阻、第三电阻外接有信号输出端子。

10.根据权利要求1所述的一种高性能低功耗的放大电路，其特征在于，所述差分放大电路包括第四电阻、第五电阻、第一三极管、第二三极管和恒流源，所述第一三极管的发射极与第二三极管的发射极相连且通过恒流源连于正电源供电端子，所述第一三极管的集电极通过第四电阻与所述第二三极管的集电极相连且接于负电源供电端子。