專利名稱：頻率補(bǔ)償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于控制回路中的頻率(響應(yīng))補(bǔ)償電路。
按照

圖1進(jìn)行線路連結(jié)的運(yùn)算放大器的直接電壓增益使Vout＝Vin×R1/R0，在內(nèi)部，這樣一個集成的運(yùn)算放大器主要由三極管和電阻組成。在連接導(dǎo)線和三極管的基極、集電極、發(fā)射極以及襯底(地)之間存在著電容耦合，即所謂的寄生電容。這種寄生電容使負(fù)反饋在高頻方向上逐漸地減小，從而增益和直接電壓增益比較起來越來越減小。相位響應(yīng)也根據(jù)增加的頻率而變化，大于某個頻率，例如10MHz，相移大于180°。然而由于增益仍然大于1，導(dǎo)致振蕩無法控制。
為了避免這種振蕩，在運(yùn)算放大器的適當(dāng)位置裝一個電容用于頻率響應(yīng)補(bǔ)償。因此，當(dāng)增益以較大的斜度減小時，相移處于-90°的某個頻率范圍內(nèi)。如果較高頻率時的相移最后達(dá)到-180°，則增益已經(jīng)小于1并且沒有干擾振蕩出現(xiàn)。
增益越大，越要進(jìn)行較大的頻率響應(yīng)補(bǔ)償。然而，在集成電路中的一個電容(用于頻率響應(yīng)補(bǔ)償)需要一個相當(dāng)大的片表面，例如0.001mm2/PF這表明1，000PF將需要1mm2的面積。
本發(fā)明的目的是采用一個調(diào)節(jié)電路來產(chǎn)生精確電流并且減小在調(diào)節(jié)電路中頻率響應(yīng)補(bǔ)償電容器所需的電容量。
這一工作已由權(quán)利要求1所給出的特征完成了，權(quán)利要求1為一種頻率響應(yīng)補(bǔ)償電路，帶有送入該電路的期望值(69、79)和在電路中產(chǎn)生的反饋(實(shí)際)值(63、73)，該電路至少包括用于相位響應(yīng)變化的電容器(C，C30，C1)，以保證在相應(yīng)的相位響應(yīng)達(dá)到180°時電路中的負(fù)反饋增益(放大倍數(shù))(圖1，圖2，OP30以及T32，61，71)小于1，其特征在于另外將與期望值大約相同的未調(diào)節(jié)的控制值(76)增加到電路中的負(fù)反饋增益(OP30和T32，71)中。本發(fā)明的進(jìn)一步的發(fā)展由附屬權(quán)利要求給出。
下面，本發(fā)明的實(shí)施例舉例由附圖的形式表示。
圖1是運(yùn)算放大器的接線圖(已知)。
圖2是具有減小的負(fù)反饋的運(yùn)算放大器接線圖(已知)。
圖3是在控制回路中帶有一個運(yùn)算放大器的用于產(chǎn)生精確電流的電路(已知)。
圖4是用于產(chǎn)生一個大約精確電流的電路(已知)。
圖5是用于產(chǎn)生一個精確電流的本發(fā)明形式的電路。
圖6表示控制回路(已知)。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明的控制回路。
圖8是溫度補(bǔ)償供電的電路圖。
負(fù)反饋運(yùn)算放大器的接線方式如圖1所示，增益可由Vout＝Vin×R1/R0得出。
帶有減小的負(fù)反饋的負(fù)反饋運(yùn)算放大器的接線方式如圖2所示，C總是表示用于頻率響應(yīng)補(bǔ)償?shù)碾娙萜鳌?br> 在圖3，R30和R31具有相同電阻值。由于連接到R30和R31的運(yùn)算放大器正輸入端相比較來說具有高電阻，Vcc的一半分壓分別通過R30和R31產(chǎn)生。R32是一個具有電阻值為例如50千歐的參考電阻，三極管T30形成一個電流反射器(電流鏡)。R32和三極管T32集電極的連接點(diǎn)被連到運(yùn)算放大器OP30的負(fù)輸入端。因此，參考電流I30＝(Vcc/2)/R32流入T32的集電極。在三極管T33的集電極產(chǎn)生相同的電流I31＝I30。一個電流I32＝(R35/R32)×(Vcc/2)通過利用T30的電流鏡功能和電阻R35產(chǎn)生。
在運(yùn)算放大器OP30處的電容器C30是用于參考電流調(diào)節(jié)的頻率響應(yīng)補(bǔ)償。C30必須具有相對大的值，因此需要較大的片面積。
電流I30，I31，I32是與供電電壓Vcc有關(guān)的。幸好Vcc可以非常精確，I30-I32也可以相應(yīng)精確。
圖4表示可以產(chǎn)生精確電流的另一個電路。R42是一個相應(yīng)參考電阻，T40是一個電流鏡。電流I43由I43＝(Vcc-2×VBE)/R42得到。由于基極-發(fā)射極電壓VBE是與溫度有關(guān)的，所以I40也是與溫度有關(guān)的。在溫度為0～100℃范圍內(nèi)，VBE變化約200mv。然而，另一方面，與圖3相比較，該電路的復(fù)雜性也明顯減小。特別是，省去了用于電容器C30的相當(dāng)大的 片面積。
圖5表示一個電路，它能產(chǎn)生一個精確電流而又明顯減小了用于頻率響應(yīng)補(bǔ)償電容器的片面積。圖3中A和B連接點(diǎn)左側(cè)的電路由電阻R30，R31，運(yùn)算放大器OP30和電容器C30組成，該電路連到A和B點(diǎn)。R51和R54具有相同值并且都是參考電阻。T50是電流鏡。I53是參考電流。另外，在其它三極管，例如T59上產(chǎn)生完全相等的參考電流，例如I59，這些三極管的基極端與T53的基極相連。在圖5中電阻R51，R53，R55對應(yīng)于圖4中的R42，R43，R44，并且圖5中的三極管T50，T52，T53實(shí)際上對應(yīng)于圖4中T40，T42，T43。因此，參考電流I53被預(yù)置為與參考電流I43對應(yīng)。由與端點(diǎn)A、B相連的運(yùn)算放大器OP30進(jìn)行微調(diào)，OP30必須只再調(diào)由VBE引起的與溫度有關(guān)的變化。因此，OP30和負(fù)反饋(如圖2所述)的控制范圍可以減小，它是由于OP30的輸出沒有直接而是通過發(fā)射極跟隨器T51和一個電阻R52連到T52的發(fā)射極而引起的。例如電阻R52具有電阻值R52＝10×R53。因此，C30可以減小10倍，例如電容值可以為5PF而不是50PF。
例如，三個三極管和三個電阻需要的片面積與2PF電容器所需的面積相對應(yīng)，可以看出，通過將50PF減到5PF，盡管與圖3相比元件數(shù)增加了，但整個調(diào)節(jié)電路的片面積明顯減小，而參考電流I53的精確度與I30一致。
圖6和圖7再一次表明了本發(fā)明的原理。圖6表示一個已知控制回路。期望值69送到減法點(diǎn)60，期望值69減去反饋值(實(shí)際)63，結(jié)果通過一個誤差放大器61送到控制系統(tǒng)62，該控制系統(tǒng)將反饋值作為輸出信號。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明的控制回路，期望值79送到減法點(diǎn)70，將期望值79減去反饋值73。其結(jié)果通過誤差放大器71和乘法器74送到附加點(diǎn)75，在這里加入一個預(yù)調(diào)節(jié)控制值76，把和送到將反饋值作為輸出信號的控制系統(tǒng)72。誤差增益71由于預(yù)調(diào)節(jié)控制值76的附加而減小。這是通過用傳遞系數(shù)K作乘法，而在乘法器74中實(shí)現(xiàn)的，這里K小于1，例如K＝0.1…0.5，在誤差放大器71中頻率響應(yīng)補(bǔ)償通過誤差增益的減小而減小到原來的K倍。
根據(jù)圖8的電路在每個輸出端80-1/I，80u-2/I，80u-3/I提供80微安的電流，在輸出端50u/I提供50微安的電流，在輸出30u/I提供30微安的電流。
一個參考電阻被連于端Vcc/I和IREF/I之間。如果不加入這個電阻，對于VBE變化的溫度補(bǔ)償必須被多少加強(qiáng)。傳遞值K也相應(yīng)地多少大些。Q12對應(yīng)于T51，R6對應(yīng)于R52，R8/R9對應(yīng)于R51，Q16對應(yīng)于T50，Q14對應(yīng)于T52，R7對應(yīng)于R53，參考電阻對應(yīng)于R54，Q18對應(yīng)于T53，R12對應(yīng)于R55，Q24和R18對應(yīng)于T59和R56，Q4和Q7的基極端相當(dāng)于OP30的輸入端，Q10和Q11的集電極端相應(yīng)于OP30的輸出端，電容器C1對應(yīng)于電容器C30。
端GND/I是接地端，1.2V的參考電壓被連到端VBG/I，并且上述輸出由端子OFF/I進(jìn)行形狀。
與圖3對應(yīng)的電路相比，增加了Q12，Q14，Q16，R6，R8和R9。然而，正如上面所述，通過減小C1的尺寸，可以明顯減小片面積。
權(quán)利要求
1.一種頻率響應(yīng)補(bǔ)償電路，帶有送入該電路的期望值(69，79)和在電路中產(chǎn)生的反饋(實(shí)際)值(63、73)，該電路至少包括用于相位響應(yīng)變化的電容器(C，C30，C1)，以保證在相應(yīng)的相位響應(yīng)達(dá)到180°時電路中的負(fù)反饋增益(放大倍數(shù))(圖1，圖2，OP30以及T32，61，71)小于1，其特征在于另外將與期望值大約相同的未調(diào)節(jié)的控制值(76)增加到電路中的負(fù)反饋增益(OP30和T32，71)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的頻率響應(yīng)補(bǔ)償電路，其特征在于未調(diào)節(jié)控制值(76)從電路的至少一個電源電壓(VCC，VCC/I)中，從至少一個參考電阻(R51，R54，R8，R9)中，從至少一個基極發(fā)射極電壓(VBE)中獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的頻率響應(yīng)補(bǔ)償電路，其特征為負(fù)反饋增益(OP30，T32，71)包括一個用于誤差信號放大(增益)的運(yùn)算放大器(OP30)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的頻率響應(yīng)補(bǔ)償電路，其特征為運(yùn)算放大器(OP30)包括用于相位響應(yīng)變化的電容器(C30，C1)。
全文摘要
一種頻率響應(yīng)補(bǔ)償電路，帶有送入該電路的期望值(69、79)和在電路中產(chǎn)生的反饋(實(shí)際)值(63、73)，該電路至少包括用于相位響應(yīng)變化的電容器(C，C30，C1)，以保證在相應(yīng)的相位響應(yīng)達(dá)到180°時電路中的負(fù)反饋增益(放大倍數(shù))(OP30以及T32，61，71)小于1，其特征在于另外將與期望值大約相同的未調(diào)節(jié)的控制值(76)增加到電路中的負(fù)反饋增益(OP30和T32，71)中。
文檔編號G05F1/56GK1063945SQ91100968
公開日1992年8月26日 申請日期1991年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月10日
發(fā)明者盧道爾夫·考畢利茨, 斯泰芬·萊爾 申請人:德國湯姆森-勃朗特有限公司