專利名稱：一種輸出阻抗補(bǔ)償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸出阻抗補(bǔ)償電路，更確切地說，利用射極跟隨器輸出正反饋電路以降低射極跟隨器的輸出阻抗。
背景技術(shù)：
射極跟隨電路，是指在三極管偏置電路中，三極管發(fā)射極向負(fù)載提供電壓。負(fù)載上的電壓稱為輸出電壓，負(fù)載上的電流稱為輸出電流。射極跟隨器的輸出阻抗是衡量由輸出電流的變化引起的輸出電壓的變化。對(duì)于一個(gè)小信號(hào)射極電阻三極管來說，它的一個(gè)功能是利用三級(jí)管基極與發(fā)射極交點(diǎn)處和輸出端子之間的電阻值，三極管的測試和等效電路的阻抗共同驅(qū)動(dòng)射極跟隨器的基極工作。當(dāng)輸 出電流流經(jīng)射極跟隨器負(fù)載時(shí)，增大輸出阻抗將降低射極跟隨器的輸出電壓。在電路應(yīng)用中，當(dāng)輸出電流超出一定的范圍使得射極跟隨器的輸出電壓基本保持不變，這是理想化的。非零輸出阻抗不需要限制輸出電流的范圍，因?yàn)樯錁O跟隨電路將使輸出電壓保持恒定不變。射極跟隨電路的輸出電流作為負(fù)載阻抗。出于這個(gè)原因，一個(gè)正的輸出阻抗限制了負(fù)載阻抗的范圍以提供一個(gè)基本恒定的電壓。鑒于上述情況，最好提供一個(gè)降低輸出阻抗的射極跟隨電路，這樣使得當(dāng)輸出電流超過一定的范圍的時(shí)候，射極跟隨電路的電壓還能保持在一個(gè)基本恒定的值。當(dāng)輸出電流增加很小時(shí)，發(fā)射極上的輸出電壓隨之減小，這在射極跟隨電路中也是可取的。同樣的道理，當(dāng)把射極跟隨電路的輸出阻抗減小為一個(gè)負(fù)值時(shí)，當(dāng)輸出電流增加時(shí)，射極輸出電壓也隨之增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種輸出阻抗補(bǔ)償電路，通過改變射極跟隨電路的輸出阻抗，使得輸出電壓保持在一個(gè)基本恒定的值。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種輸出阻抗補(bǔ)償電路，減小射極跟隨電路的輸出阻抗，使其基本上為零。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種輸出阻抗補(bǔ)償電路，減小射極跟隨電路的輸出阻抗，使其為負(fù)值。本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種輸出阻抗補(bǔ)償電路，在射極跟隨電路中，給三極管的基極提供一個(gè)正反饋電壓，三極管集電極上將存在電流。對(duì)比文獻(xiàn)，實(shí)用新型專利一種信號(hào)輸出阻抗失真開環(huán)反饋補(bǔ)償裝置，申請(qǐng)?zhí)?00720006958.

附圖將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的描述。部分器件的參考字符已在圖中標(biāo)明。圖I所示電路圖是本發(fā)明輸出阻抗補(bǔ)償電路的第一種體現(xiàn)，它包括一個(gè)鏡像電流源電路。圖2所示電路圖是本發(fā)明輸出阻抗補(bǔ)償電路的第二種體現(xiàn)。圖3所示電路圖是本發(fā)明輸出阻抗補(bǔ)償電路在一個(gè)集成電壓調(diào)節(jié)器中的第三種體現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式如圖I所示電路中，射極跟隨電路100中，有輸出三極管102.輸出三極管102的發(fā)射極與負(fù)載106的一端相連接，負(fù)載106的另一端接地。輸出三極管102的基極與基區(qū)電阻108的一端相連接，該電阻的另一端與一個(gè)電壓源110相連接。與射極跟隨電路100相關(guān)的鏡像電流電路112中，包含三極管114和116，電阻118和120。輸入電壓V分別于電阻118和120的一邊相連接，為鏡像電流電路112提供電壓。 電阻118的另一端與三極管116的發(fā)射極相連接，電阻120的另一端與三極管114的發(fā)射機(jī)相連接。三極管114的基極和集電極分別與三極管116的基極和輸出三極管102的集電極相連接。電壓V為鏡像電流電路112提供電流Il (從三極管116的集電極流出)和電流12 (從三極管114的基極/集電極節(jié)點(diǎn)流出)。假設(shè)電阻120和電阻118的阻值分別大于三極管114和116小信號(hào)射極電阻，忽略基極電流，電流Il與電流12的比值約等于電阻120和電阻118的阻值之比。(預(yù)設(shè)的電流Il和電流12的比值可以從已知的三極管116，114和發(fā)射極面積比獲得。如果使用三極管比率的話，那么就可以去除電阻118和電阻120了。)在電路工作狀態(tài)下，電壓源110給輸出三極管102的基極和發(fā)射極之間提供電壓偏置，導(dǎo)致電流12流向輸出三極管102的集電極。忽略基極電流，電流12從輸出三極管102的發(fā)射極流出流向負(fù)載106。電流12所引起的電流Il正比于由電阻118與電阻120的比值所決定的電流12。再一次忽略基極電流，基區(qū)電阻108上的電流Il導(dǎo)致輸出三極管102基極上的電壓增加。輸出三極管102基極上的電壓為電流12貢獻(xiàn)了一部分，以建立一個(gè)正反饋回路。增加輸出三極管102基極電壓試圖引起輸出三極管102發(fā)射極電壓的相應(yīng)增加。通過正反饋回路抑制射極跟隨器輸出阻抗發(fā)射極電壓的增加以抵消發(fā)射極電壓的增加。正反饋電路減少了射極跟隨器的有效輸出阻抗。通過減少輸出阻抗，當(dāng)輸出正反饋回路上的輸出電流增加的超過其范圍時(shí)，射極跟隨器上的輸出電壓基本保持不變。正反饋回路上的響應(yīng)由電阻108，118和120的阻值決定。該阻值最好的選擇是使輸出三極管102基極電壓與由負(fù)載106上的電流增加引起的輸出三極管102基極與發(fā)射極之間的電壓同數(shù)值的增加，以使射極跟隨器的有效輸出阻抗為零。如果存在這樣的基區(qū)電阻108的值的話，當(dāng)用比率乘以電阻120的值大于電阻118的值的話，那么基區(qū)電阻108的值就等于有效射極電阻(REEF)。有效射極電阻，反過來，等于輸出三極管102的小信號(hào)射極電阻re，基區(qū)電阻108除以射極跟隨器的電流增益(P )和一些在射極跟隨器基極與發(fā)射極端口，射極跟隨器輸出端子上的其他的電阻RE(包括寄生電阻)。REFF = re+R108/P +RE。三極管的射極電阻re大約等于VT/IC，其中VT是指熱電壓，IC是指三極管的集電極電流。熱電壓VT是由公式VT = kT/q決定的，其中k是玻爾茲曼常數(shù)，q是電子電荷，T是絕對(duì)溫度。在溫度為25°C時(shí)，絕對(duì)溫度大約等于26mV，即在集電極電流為I毫安，25°C時(shí)，射極電阻re為26歐姆。在圖I所示的電路中，假設(shè)re等于26歐姆，^為100，RE為零，電阻108，118，和120的阻值分別為I. 3千歐，6. 66千歐和200歐姆。其他的電阻的值將由發(fā)射極電流，P，預(yù)計(jì)的射極跟隨器輸出阻抗的值決定。射極跟隨電路將根據(jù)電阻108，118，120所選的值不同，給出的輸出阻抗可能為正值也可能為負(fù)值。因?yàn)樯錁O電阻re的值影響著集電極電流，電阻108，118，120的阻值可以消除有效電阻REFF的影響，在特定的集電極電流下，圖I所示的輸出阻抗可以等于零。然而，由于輸出電流恒定，R108/P和RE的限制，導(dǎo)致射極電阻REFF的有效阻值不會(huì)太大。因此，相比于傳統(tǒng)的射極跟隨器的輸出電流遠(yuǎn)超出規(guī)定的范圍，本發(fā)明的射極跟隨電路的優(yōu)點(diǎn)在于輸出電流將穩(wěn)定在較小的范圍內(nèi)。相比于沒有使用本發(fā)明的電路，本發(fā)明可以在輸出電流超出很大的范圍的情況下，使得輸出阻抗減少一個(gè)數(shù)量級(jí)。圖2所示電路是本發(fā)明輸出阻抗補(bǔ)償電路的第二種體現(xiàn)。射極跟隨隨電路100與包含三極管214和116，電阻118和120的補(bǔ)償電路200相連接。三極管116的集電極同 時(shí)與輸出三極管102的基極和基區(qū)電阻108的一個(gè)端子相連接。三極管116的發(fā)射極與電阻108的一個(gè)端子相連接，該電阻的另一個(gè)端子與電壓V相連接。三極管116的基極同時(shí)與輸出三極管102的集電極和電阻120的一個(gè)端子相連接，該電阻的另一個(gè)端子與三極管214的發(fā)射極相連接。三極管214的基極和集電極與電壓V相連接，使得三極管214作為一個(gè)二極管，其正極與電壓V相連接。電路在工作中，三極管214和116的基極與發(fā)射極的端口電壓基本相等，這使得電阻118和120的兩端電壓也基本相等。忽略基極電流，從三極管116的集電極流出的電流Il的值大約等于流向輸出三極管102的電流12的值乘以電阻120與電阻118的阻值比。再一次忽略基極電流，電流Il的值大約等于流經(jīng)基區(qū)電阻108的電流值。如圖I所示電路中，輸出三極管102的基極電壓影響著電流12，從而建立的正反饋回路以減少射極跟隨電路的輸出阻抗。輸出阻抗的值為零由基區(qū)電阻108的值，電阻120與電阻118的阻值比和輸出三極管102的有效射極電阻共同決定。建立一個(gè)輸出電阻除零以外的值，只要改變電阻108，118和120的阻值。圖3所示電路是本發(fā)明輸出阻抗補(bǔ)償電路的第三種體現(xiàn)，是該電路在集成電路電壓調(diào)整電路中另一種體現(xiàn)。下面給出了一些電路參數(shù)以供選擇，并給出了說明，但并不限制。當(dāng)負(fù)載106上的電流IOUT在幾微安到幾毫的范圍內(nèi)變化時(shí)，使得負(fù)載306上的輸出電壓大約為0.4伏特。射極跟隨電路300中有一個(gè)輸出三極管102，輸出三極管102的發(fā)射極與電阻320的一個(gè)端子相連接，該電阻的另一個(gè)端子與負(fù)載106相連接。輸出三極管102的基極與基區(qū)電阻108的一個(gè)端子相連接，該基區(qū)電阻的另一個(gè)端子同時(shí)與電阻307和電阻309的一個(gè)端子相連接。電阻309的另一個(gè)端子與三極管311的集電極相連接，電阻307的另一個(gè)端子與電壓V相連接。電壓V，電阻307和309的值最好是選擇使極點(diǎn)313處電壓約為一伏特時(shí)的值。與射極跟隨電路300相連接的是補(bǔ)償電路312，補(bǔ)償電路312中包含三極管314和316，和電阻118和120.三極管316具有多個(gè)集電極，其中一些與輸出三極管102的基極和基區(qū)電阻108的一個(gè)端子相連接，其余的一些接地。連接在輸出三極管102和基區(qū)電阻108上的三極管316的集電極數(shù)量與三極管316總的集電極數(shù)量之比統(tǒng)稱為集電極比率n，取值為O到I之間。三極管316的基極同時(shí)與輸出三極管102的集電極和電阻120的一個(gè)端子相連接，該電阻的另一個(gè)端子與三極管314的發(fā)射極相連接。三極管316的發(fā)射極與電阻118的一個(gè)端子相連接，該電阻的另一個(gè)端子同時(shí)與三極管314的基極和電壓V相連接。三極管314的集電極與電壓Vin相連接。用三極管314替換掉圖2中的二極管214，流進(jìn)三極管314集電極的電流可用于其旁邊的阻抗補(bǔ)償電路(未畫出)。電路在工作中，三極管314和316的基極與發(fā)射極之間的電壓大約相等，這使得電阻118和120上的電壓近似相等。反過來，使得流進(jìn)三極管316發(fā)射極的電流Il近似等于從三極管314發(fā)射極流出電流12的值乘以電阻120與電阻118的阻值比。流進(jìn)基區(qū)電阻108和輸出三極管102交點(diǎn)處的電流11’是由電流11和集電極比率n產(chǎn)生的。電流11’與電流12的比值約等于集電極比率n和電阻120和電阻318的阻值比。忽略基極電流，電流II’是由基區(qū)電阻108和流進(jìn)輸出三極管102集電極電流12產(chǎn)生的。當(dāng)電流IOUT流經(jīng)電阻320流向負(fù)載106時(shí)，電流12的增加導(dǎo)致了電流II’的相應(yīng)增加，這反過來導(dǎo)致了輸出 三極管102基極電壓的增加。輸出三極管102基極電壓的增加補(bǔ)償了三極管102發(fā)射極和基極之間的電壓增加和電阻320的電壓的增加，從而，大大減小了輸出電壓的下降和負(fù)載電流的增加。輸出阻抗ZOUT 由公式定義為 ZOUT = (kT/q/IC+RO+Rb/P ) -(R1/R2XnXRb)，其中，RO是穩(wěn)定電阻320的值，Rl是電阻120的值，R2是電阻118的值，Rb是基區(qū)電阻108與電阻307和309的戴維南等效電阻之和，P是三極管102的電流增益。通過選擇的Rl，R2，Rb和n的值的不同，將電路的輸出阻抗減小為零，這使得上述公式將產(chǎn)生與正項(xiàng)公式同樣的負(fù)項(xiàng)公式。這可以看出，對(duì)于給定的射極電阻re，三極管102的增益@，和電阻320，電路給出了三種不同的補(bǔ)償方式，當(dāng)然，電阻120和電阻108的阻值t匕，基區(qū)電阻108的阻值，集電極比率n都是可變的。本發(fā)明在設(shè)計(jì)上很靈活。例如，通過選擇適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償情況，可以使輸出阻抗(ZOUT)的值為負(fù)數(shù)。在一些情況下，使得輸出電壓隨著負(fù)載的增加而增加是所需要的條件。因此，為射極跟隨電路提供的輸出阻抗補(bǔ)償電路就形成了。雖然，本發(fā)明參考了具體的發(fā)明，所描述的說明將不能被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在技術(shù)上的各種修改和應(yīng)用都沒有背離本發(fā)明的精神和本發(fā)明所定義的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種輸出阻抗補(bǔ)償電路，其特征是電路中將一個(gè)偏置三極管連接成射極跟隨器，該射極跟隨器具有輸出阻抗，一個(gè)集電極，一個(gè)發(fā)射極和一個(gè)基極。該電路包括第一個(gè)端子與第一個(gè)電壓相連接，第二個(gè)端子與第二個(gè)電壓相連接；電流源的端子是從第一個(gè)端子到射極跟隨器的集電極，其中包含第一個(gè)三極管，該三極管有一個(gè)集電極，一個(gè)發(fā)射極和一個(gè)基極。第二個(gè)端子提供了射極跟隨器基極上的偏置電壓；與電流源，偏置電壓，第二個(gè)端子相連接的端子用來感應(yīng)射極跟隨器集電極上的電流大小并作出響應(yīng)，當(dāng)射極跟隨器集電極上的電流增加時(shí)，偏置電壓也增加。感應(yīng)電流端子上包含第二個(gè)三極管，該三極管有一個(gè)集電極，一個(gè)發(fā)射極和一個(gè)基極；第二個(gè)三極管與第一個(gè)三極管互補(bǔ)，即實(shí)質(zhì)上，使得從第一個(gè)端子到射極跟隨器上的電流和射極跟隨器上的輸出阻抗降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輸出阻抗補(bǔ)償電路，其特征是第一個(gè)三極管為NPN型三極管，第二個(gè)三極管為PNP型三極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輸出阻抗補(bǔ)償電路，其特征是用于連接第一個(gè)和第二個(gè)三極管的基極與發(fā)射極間的端子不斷地循環(huán)，如此說來，第二個(gè)三極管的電流直接正比于第一個(gè)三極管所提供的電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸出阻抗補(bǔ)償電路，其特征是第一個(gè)電阻連接在第一個(gè)三極管的基極與第二個(gè)三極管的發(fā)射極之間，第二個(gè)電阻連接在第二個(gè)三極管的基極和第一個(gè)三極管的發(fā)射極之間。其中，第二個(gè)三極管上的電流與第一個(gè)三極管上的電流的比率大約等于第一個(gè)電阻的阻值與第二個(gè)電阻的阻值的比率。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或者3所述的輸出阻抗補(bǔ)償電路，其特征是一個(gè)分壓器的端子上有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，用于產(chǎn)生一個(gè)小于第二個(gè)端子上的電壓的中間電壓，至少提供射極跟隨器基極上的中間部分電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輸出阻抗補(bǔ)償電路，其特征是中間電壓源的端子上包含一個(gè)連接在節(jié)點(diǎn)和射極跟隨器基極上的一個(gè)電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輸出阻抗補(bǔ)償電路，其特征是第一個(gè)端子上的電壓遠(yuǎn)大于第二個(gè)端子上的電壓。
8.一種輸出阻抗補(bǔ)償電路，其特征是電路中將一個(gè)偏置三極管連接成射極跟隨器，該射極跟隨器具有輸出阻抗，一個(gè)集電極，一個(gè)集電極和一個(gè)基極。該電路包括第一個(gè)端子與第一個(gè)電壓相連接，第二個(gè)端子與第二個(gè)電壓相連接，以提供射極跟隨器基極上的偏置電壓。NPN三極管上集電極與第一個(gè)端子相連接，基極第二個(gè)端子相連接，發(fā)射極與射極三極管的發(fā)射極相連接。PNP三極管的有一個(gè)與射極跟隨器基極相連接的集電極，一個(gè)發(fā)射極，一個(gè)基極。其中第一個(gè)和第二個(gè)三極管的基極-發(fā)射極電路串聯(lián)在回路上，使得射極跟隨器集電極上的電流隨著射極跟隨器基極上的補(bǔ)償電壓的增加而增加，即射極跟隨器的輸出阻抗降低。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輸出阻抗補(bǔ)償電路，其特征是射極跟隨器上的電流全部來自于第一個(gè)端子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輸出阻抗補(bǔ)償電路，其特征是第一個(gè)端子上的電壓遠(yuǎn)大于第二個(gè)端子上的電壓。
全文摘要
一種輸出阻抗補(bǔ)償電路，具體來說是一個(gè)可以降低射極跟隨器的輸出阻抗的電路，當(dāng)射極跟隨器向負(fù)載提供電流時(shí)，正比于射極跟隨器集電極電流的正反饋電壓被施加于射極跟隨器的基極。該電路包括由發(fā)射極電阻控制的比例式鏡像電流源，它提供了射極跟隨器的集電極電流，并且使得流向一個(gè)與輸出三極管的基極相連接的電阻的電流與與集電極電流成比例。
文檔編號(hào)G05F1/56GK102968150SQ20121048654
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者包興坤 申請(qǐng)人:蘇州硅智源微電子有限公司