專利名稱：放大器電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能夠降低放大器中的DC偏移和噪聲的斬波放大器電 路，更具體而言，涉及能減小尖峰噪聲影響的斬波放大器電路。
背景扶術
斬波放大器電路廣泛地用作低噪聲、低漂移DC放大器。 如圖9A中所示，傳統的斬波放大器包括，放大器l，以及分別設
置在放大器1的前級和后級的斬波電路11和12，從而實現低噪聲放大。
斬波電路11采用四個根據圖9B中所示脈沖cpl和cp2接通和斷開的 開關裝置。脈沖cpl和tp2為相位偏移的矩形脈沖。基于脈沖(pl和(p2周 期性地對開關裝置進行控制，從而決定將輸入到輸入端15和16的哪 個輸入信號輸入到放大器l的正(+ )輸入端和負(-)輸入端中的哪一個。
例如，當將斬波電路11的各個開關設定為在"H"電平脈沖下接 通，在沒有脈沖輸入的"L"電平下斷開時，電路的線連接狀態(tài)發(fā)生如 下的改變。注意，斬波電路ll包括受脈沖(pl控制的開關Ha和llb， 以及受脈沖(p2控制的開關llc和lld。
在tl時刻與t2時刻之間，脈沖cpl處于"H"電平，脈沖cp2處于 "L"電平。因而，開關lla和llb被接通，開關llc和lld被斷開。 在此狀態(tài)下，輸入端15與放大器1的正(+ )輸入端相連，輸入端16 與放大器1的負(-)輸入端相連。
另一方面，在t2時刻與t3時刻之間，脈沖cpl處于"L"電平，脈 沖(p2處于"H"電平。因而，開關lla和llb被斷開，開關llc和lld 被接通。在此狀態(tài)下，輸入端15與放大器1的負(-)輸入端相連， 輸入端16與放大器1的正(+ )輸入端相連。
與斬波電路ll相同，斬波電路12也采用四個根據相位偏移的矩 形脈沖cpl和(p2接通和斷開的開關裝置。基于脈沖(pl和cp2周期性地對 開關裝置進行控制，從而決定將從放大器l的正(+ )輸出端30和負
( - )輸出端31輸出的輸出信號中的哪一個輸入到輸出端17和18中 的哪一個。
例如，與斬波電路ll相同，當將斬波電路12的每個開關設定為 在"H"電平脈沖下接通，在沒有脈沖輸入的"L"電平下斷開時，電 路的線連接狀態(tài)發(fā)生如下的改變。注意，斬波電路12包括受脈沖cpl 控制的開關12a和12b，以及受脈沖cp2控制的開關12c和12d。
在tl時刻與t2時刻之間，脈沖cpl處于"H"電平，脈沖cp2處于 "L"電平。因而，開關12a和12b被接通，開關12c和12d被斷開。 在此狀態(tài)下，放大器l的正(+ )輸出端30與輸出端17相連，放大器 l的負(-)輸出端31與輸出端18相連。
另一方面，在t2時刻與t3時刻之間，脈沖cpl處于"L"電平，脈 沖(p2處于"H"電平。因而，開關12a和12b被斷開，開關12c和12d 被接通。在此狀態(tài)下，放大器1的負(-)輸出端31與榆出端17相 連，放大器l的正(+ )輸出端30與輸出端18相連。
下面將參照困IOA到IOF描述圖9A的傳統斬波放大器電路的每一 部分處的噪聲和輸入信號的頻率特性。圖10A到10F的曲線困分別表 示每一部分處的頻率特性(垂直軸幅值，水平軸頻率)。此外， 圖10G表示被榆入斬波電路11和12的圖9B的脈沖(pl和cp2,在此情 形中，放大器l具有困lOC中所示的輸入轉換噪聲和偏移電壓Vn。斬 波電路ll和12分別基于脈沖(pl和(p2的頻率(頻率化的矩形波)，通 過斬波處理，對信號進行調制。
即，具有困10A中所示頻率特性的輸入信號Vin被輸入時，在斬 波電路11處基于脈沖cpl和(p2進行調制，從而被轉換成具有困IOB中 所示頻率特性的調制信號.在此情形中，輸入信號被調制成具有的頻 率為脈沖cpl和(p2的頻率的奇數倍，其中脈沖(pl和(p2控制斬波電路11 中進行的斬波處理。
然后，在放大器l中，困10C的輸入轉換噪聲和偏移電壓Vn被疊 加(增加)到將要從放大器1輸出的調制信號上，如困IOD中所示的 放大信號。之后，斬波電路12基于脈沖cpl和(p2將放大信號解調制成 輸入信號的頻帶(包括直流的低頻范閨)，并輸出具有閨IOE中所示 頻率特性的輸出倌號.此時，斬波電路12將放大器1的輸入轉換噪聲 和偏移電壓Vn調制成具有的頻率為用于解調制的脈沖cpl和cp2的頻率的奇數倍。
如上所述，從斬波電路12輸出的輸出信號最終包括脈沖(pl和cp2 的頻率的奇數倍的頻率分量。為了去除包含在輸出信號中的高頻分 量，即，脈沖cpl和cp2的頻率的奇數倍的頻率分量，在輸出級設置低通 濾波器13，從而獲得具有圖10F中所示頻率特性的輸出信號(參見， 例如，P.Allen和D.R Holberg， CMOS Analog Circuit Design,笫490 -494頁，Saunders College Publishing, 1987，下面稱之為非專利文獻
換言之，上面所述的斬波放大器電路抑制放大器1的輸入轉換噪 聲和偏移電壓Vn的影響，從而僅放大輸入信號的頻率分量。
不過，非專利文獻1中所述的斬波放大器電路具有的缺點是，其 不可能通過低通濾波器13完全去除輸出信號中包含的尖峰分量，從而 引起諧波失真。
在傳統的斬波放大器電路中，由于下述機理，在輸出信號中產生 尖峰分量。
在圖9A的斬波放大器電路中，具有圖11中所示正弦波的輸入信 號被輸送給輸入端15，同時具有困12中所示正弦波的輸入信號被輸送 給輸入端16。在困11和12中，豎直軸為電壓標度，水平軸為時間標度。
輸入信號在作為輸出信號從輸出端17輸出之前，在斬波電路11 處被調制，被放大器l放大，在斬波電路12處被解調制。困13表示 所輸出的輸出信號。在困13中，豎直軸為電壓標度，水平軸為時間標度。
從圖13的波形顯然可以看出，在斬波放大器電路ll和12中的每 個開關隨脈沖cpl和cp2切換時，產生大尖峰分量。
尖峰分量的產生是由于放大器l的轉換速率。具體而言，圖14表 示從放大器1的正(+ )輸出端30輸出的放大信號，圖15表示從負 ( - )輸出端31輸出的放大信號。在困14和15中，豎直軸為電壓標 度，水平軸為時間標度。
從圖14和1S顯然可以看出，當信號在斬波電路ll處被調制時， 放大信號的信號電平的電壓發(fā)生明顯的波動。
在脈沖(pl為"H"電平，脈沖cp2為"L"電平的周期期間，斬波
電路12針對從正(+ )輸出端30輸出的困14的放大信號進行采樣， 并輸出該信號。或者，在脈沖cpl為"L"電平，脈沖cp2為"H"電平 的周期期間，斬波電路12針對從負(-)輸出端31輸出的困1S的放 大信號進行采樣，并輸出該信號。
在這些情況下，當信號在斬波電路12處被解調制時，分別從正 (+ )輸出端30和負(-)輸出端31輸出的放大信號的電壓波動， 與解調制信號合成，這是因為放大器1的轉換速率有限。從而，在信 號中產生較大的尖峰分量。

發(fā)明內容
鑒于上述情形作出本發(fā)明，從而，本發(fā)明的目的在于提供一種斬 波放大器電路，其通過消除放大器的轉換速率的影響并抑制尖峰產 生，與傳統示例相比，能夠得到只從輸入信號獲得的輸出信號，該輸 出信號沒有諧波失真。
為了實現上述目的，根據本發(fā)明一個方面，提供一種斬波放大器 電路，包括斬波電路，其基于具有預定頻率的脈沖將輸入信號斬波， 從而調制輸入信號；放大器，用于放大所調制的輸入信號；第一采樣 保持電路；以及笫二采樣保持電路，其中所述斬波放大器電路將所 放大的調制信號解調制，并將所放大的信號作為輸出信號輸出；所述 斬波電路通過相位彼此偏移半個周期的第一脈沖和笫二脈沖將輸入信 號斬波，在斬波時切換一對輸入端與一對輸出端之間的連接關系(例 如，根據本發(fā)明的實施例，脈沖(pl從"H"電平偏移到"L，，電平，且 脈沖cp2從"L"電平偏移到"H"電平的時刻，或者脈沖(pl從"L"電 平偏移到"H"電平，且脈沖cp2從"H"電平偏移到"L"電平的時刻， 即，相位偏移半個周期的脈沖cpl和cp2其中之一被輸出的時刻)，并將 輸入信號作為調制信號輸出；所述放大器放大調制信號，并將所放大 的調制信號作為放大信號輸出；所述第一采樣保持電路在第一脈沖下 保持放大信號，在笫二脈沖下輸出放大信號；所述第二采樣保持電路 在第二脈沖下保持放大信號，在第一脈沖下輸出放大信號。
在根據本發(fā)明的斬波放大器電路中，所述第一采樣保持電路和第 二采樣保持電路分別包括放大信號輸入到其中的第一對開關；用于 保持從笫一對開關輸入的放大信號的電壓電平的保持電路；和笫二對
開關，用于控制通過所述保持電路保持的放大信號的輸出，第一對開 關和第二對開關其中之一被斷開，同時笫一對開關和笫二對開關中的
另一個被接通。
在根據本發(fā)明的斬波放大器電路中，所述一對榆入端由第一輸入 端和第二輸入端組成，所述一對輸出端由第一輸出端和第二輸出端組 成.當輸入第一脈沖時，所述第一輸入端與笫一輸出端彼此相連，第
二輸入端與第二輸出端彼此相連；當榆入第二脈沖時，第一輸入端與 第二輸出端彼此相連，第二榆入端與笫一輸出端彼此相連。
在根據本發(fā)明的斬波放大器電路中，由于開關電容器的結構，所 述笫一采樣保持電路和笫二采樣保持電路保持放大信號的電壓電平。
在根據本發(fā)明的斬波放大器電路中，輸出端彼此相連的笫一對開 關和第二對開關，分別根據第一脈沖和第二脈沖，將從第一采樣保持 電路和笫二采樣保持電路中的每個保持電路輸出的放大信號合成，并
將合成信號作為輸出信號輸出。
如上所述，在根據本發(fā)明的斬波放大器電路中，在兩個采樣保持 電路處，即第一和笫二采樣保持電路基于笫一和第二脈沖交替地采樣 和保持放大信號之前，斬波電路的開關矩陣根據相位偏移半個周期的 笫一和笫二脈沖而改變，并切換輸入端與輸出端之間的連接關系，并
將輸入信號斬波所得到的調制信號放大。在此情形中，當第一和第二 采樣保持電路其中之一輸出所保持的放大信號時，另一個采樣保持電 路對來自放大器的輸出信號進行采樣，從而輸出通過將放大器每半個 周期輸出的(解調制)放大信號合成所獲得的輸出信號，放大信號彼 此偏移半個周期。
從而，根據本發(fā)明的斬波放大器電路，在對來自放大器的放大信 號采樣的時刻偏移半個周期的時刻，從保持電路讀出放大信號，從而 在輸出完全穩(wěn)定的狀態(tài)下輸出放大信號。因而，當合成放大信號時， 通過消除放大器的轉換速率的影響，可抑制尖峰產生。
如上所述，本發(fā)明的斬波放大器電路在放大器的后級設有前后相 連的采樣保持電路，從而從放大器輸出的放大信號被暫時保持，消除 放大器的轉換速率的影響，以便抑制尖峰分量產生，從而與傳統示例 相比，降低了通過低通濾波器輸出的輸出信號中所包含的諧波失真。


在附圖中
圖1所示的方框困表示根據本發(fā)明實施例的斬波放大器電路的結 構示例；
圖2為從困1中所示放大器(1)的正(+ )輸出端(20)輸出的 放大信號的波形困；
圖3為從困1中所示放大器(1)的負(-)輸出端(21)輸出的 放大信號的波形困；
圖4為從圖1中所示保持電路(26)的輸出端(22)輸出的信號
的波形圖5為從困1中所示保持電路(27)的輸出端(24)輸出的信號 的波形圖6為從圖1中所示輸出端(17)輸出的輸出信號的波形圖； 圖7為從困1中所示輸出端(18)輸出的輸出信號的波形圖； 圖8所示的方框閨詳細表示根據本發(fā)明實施例的斬波放大器電路 的結構示例；
圖9A所示的方框閨表示傳統斬波放大器電路的結構； 圖9B用于說明脈沖((pl和92 );
圖IOA到IOF分別所示的示意閨用于說明困9A斬波放大器電路的
每一部分處的信號的頻率特性；
圖11所示的波形閨表示被輸入到榆入端(15)的輸入信號的波形； 圖12所示的波形困表示被輸入到輸入端(16)的輸入信號的波形； 圖13所示的波形困表示從圖9A的輸出端(17)榆出的輸出信號
的波形；
圖14所示的波形閨表示從閨9A放大器(1)的正(+ )輸出端(30) 輸出的放大信號的波形；以及
圖15所示的波形困表示從困9A放大器(1)的負(-)輸出端(31) 輸出的放大信號的波形。
具體實施例方式
下面，將參照附閨說蜩根據本發(fā)明實施僻的斬波放大器電路.困1 所示的方框困表示根振該實施例的斬波放大器電路的結構示例。
在該附困中，與困9A的傳統示例中相同的那些部件用相同的附圖 標記表示，并省略對它們的說明。即，斬波電路11和放大器1與困9A 傳統示例中的相同。圖1的電路與傳統示例的區(qū)別在于，該電路在放 大器1的后級中包括并聯連接的采樣保持電路2和3，取代傳統示例中 的斬波電路12。
該實施例的電路與傳統示例工作相同，因此針對斬波電路ll的結 構作簡要說明
斬波電路ll包括由開關lla， llb， llc和lld組成的開關矩陣。 當脈沖cpl處于"H"電平時開關lla和lib被接通，當脈沖(p2處于"H" 電平時開關llc和lld被接通。
開關lla處于輸入端15與放大器1的正(+ )輸入端之間，開關 llb處于輸入端16與放大器1的負(-)輸入端之間.開關llc處于 輸入端15與放大器1的負(-)輸入端之間，開關lld處于輸入端16 與放大器1的正(+)輸入端之間。
當脈沖cpl處于"H"電平，且脈沖(p2處于"L"電平時，采樣保 持電路2保持放大器1的正(+ )輸出端20和負(-)輸出端21的電 壓電平，并且當脈沖(pl處于"L"電平，且脈沖cp2處于"H"電平時， 輸出所保持的電壓電平。
同樣，當脈沖(pl處于"L"電平，且脈沖cp2處于"H"電平時， 采樣保持電路2保持放大器1的正(+ )輸出端(正側輸出端)20和 負(-)輸出端(負倒輸出端)21的電壓電平，并且當脈沖cpl處于"H" 電平，且脈沖cp2處于"L"電平時，輸出所保持的電壓電平。
采樣保持電路2包括構成輸入倒的輸入開關對的開關28a和28b， 保持電路26，以及構成輸出倒的榆出開關對的開關28c和28d。
串聯設置在放大器1與保持電路26之間的開關28a，在其輸入側 接線端處與放大器1的正(+ )輸出端20相連，在其輸出倒接線端處 與保持電路26的輸入端26a相連。串聯設置在放大器1與保持電路26 之間的開關28b，在其輸入倒接線端處與放大器l的負(-)輸出端21 相連，在其輸出倒接線端處與保持電路26的輸入端26b相連。
串聯設置在保持電路26與輸出端17之間的開關28c，在其輸入倒 接線端處與保持電路26的輸出端22 (正倒輸出端)相連，在其輸出倒 接線端處與輸出端n相連。串聯設置在保持電路26與榆出端18之間
的開關28d，在其輸入倒接線端處與保持電路26的輸出端23 (負倒輸 出端)相連，在其輸出倒接線端處與輸出端18相連。
開關28a和28b當脈沖cpl處于"H"電平時被接通，當脈沖cp2處 于"H"電平時被斷開。開關28c和28d當脈沖cpl處于"H"電平時被 斷開，當脈沖cp2處于"H"電平時被接通。
同樣，采樣保持電路3包括構成處于輸入側的輸入開關對的開關 29a和29b，保持電路27，以及構成處于輸出側的輸出開關對的開關 29c和29d。
串聯設置在放大器1與保持電路27之間的開關29a，在其輸入倒 接線端處與放大器1的負(-)輸出端21相連，在其輸出倒接線端處 與保持電路27的輸入端27a相連。串聯設置在放大器1與保持電路27 之間的開關29b，在其輸入側接線端處與放大器l的正(+ )輸出端20 相連，在其輸出倒接線端處與保持電路27的輸入端27b相連。
串聯設置在保持電路27與輸出端17之間的開關29c，在其輸入側 接線端處與保持電路27的輸出端24 (負倒輸出端)相連，在輸出倒接 線端處與輸出端n相連。串聯設置在保持電路27與輸出端18之間的 開關29d，在其輸入側接線端處與保持電路27的輸出端25 (正倒輸出 端)相連，在其輸出側接線端處與輸出端18相連。
開關29a和29b當脈沖cpl處于"H"電平時被斷開，當脈沖cp2處 于"H"電平時被接通。開關29c和29d當脈沖cpl處于"H"電平時被 接通，當脈沖cp2處于"H"電平時被斷開。
下面，將參照圖l說明本實施例的操作示例。
如傳統示例中所說明的，在圖1中所示本實施例的斬波放大器電 路中，具有圖11中所示正弦波的輸入信號被輸送給輸入端15，具有困 12中所示正弦波的輸入信號被輸送給輸入端16。斬波電路11和放大 器1的操作與傳統示例相同，從而省略對其的說明。如同傳統示例， 脈沖cpl與cp2的相位彼此偏移(相差)半個周期，即"兀(180度)"。
每個輸入信號在斬波電路ll處被調制，通過放大器l被放大預定 的放大倍率，例如10倍，并被輸出到正(+ )輸出端20和負(- ) 輸出端21。
在此狀態(tài)下，由于斬波電路ll的開關矩陣(開關lla到lld)， 在脈沖(pl為"H"電平，脈沖cp2為"L"電平時，從輸入端15輸入的
電壓Vinp與從輸入端16輸入的電壓Viim之間的電壓差，即"Vinp-Viim"被放大器1放大，所放大的電壓差Voutp從正(+ )輸出端20 輸出，被反轉成電壓差Voutn，并且從負(-)輸出端21輸出所反轉 的電壓差Voutn。
同樣，在脈沖cpl為"L"電平，脈沖(p2為"H"電平時，從輸入 端15輸入的電壓Vinp與從輸入端16輸入的電壓Vinn之間的電壓差， 即"Vinn-Vinp"，被放大器1放大，所放大的電壓差Voutp從正(+ ) 輸出端20輸出，被反轉成電壓差Voutn，并且從負(-)輸出端21輸 出所反轉的電壓差Voutn。
由于如上所述根據脈沖cpl和cp2進行的斬波控制，從放大器1的正 (+ )端20輸出具有困2信號波形的電壓差Voutp，從放大器1的負 ( - )端21輸出具有圖3信號波形的電壓差Voutn。在圖2和3的每 一個中，豎直軸為電壓標度，水平軸為時間標度。
當脈沖cpl處于"H"電平，且脈沖(p2處于"L"電平時，構成采 樣保持電路2中榆入開關對的開關28a和28b以及構成采樣保持電路3 中輸出開關對的開關29c和29d被接通。同時，構成采樣保持電路2 中輸出開關對的開關28c和28d以及構成采樣保持電路3中輸入開關對 的開關29a和29b被斷開。
因而，保持電路26具有與放大器1的正(+ )倒輸出端20相連的 輸入端26a，和與放大器l的負(-)倒輸出端21相連的輸入端26b。 在此狀態(tài)下，保持電路26保持從輸入端26a輸入的電壓差Voutp，并 從輸出端22輸出電壓差Voutp,保持電路26還保持從輸入端26b輸入 的電壓差Voutn，并從輸出端23輸出電壓差Voutn。
不過，構成采樣保持電路2的輸出開關對的開關28c和28d被斷 開，因而，采樣保持電路2沒有將從保持電路26輸出的電壓電平作為 輸出信號輸出到輸出端17和18。換言之，采樣保持電路2對來自放大 器1的放大信號的電壓電平進行采樣。
此時，保持電路27具有與輸出端17相連的輸出端24，和與輸出 端18相連的輸出端25。在此狀態(tài)下，保持電路27通過輸出端24將所 保持的電壓差Voutn輸出到輸出端17。此外，保持電路27通過輸出端 25將所保持的電壓差Voutp榆出到榆出端18。
同樣，構成采樣保持電路3的輸入開關對的開關29a和29b被斷
開，因而，從放大器1輸出的放大信號的電壓電平沒有被輸入到保持
電路27的輸入端27a和27b，這表明保持電路27處于保持狀態(tài).換言 之，采樣保持電路3輸出保持電路27中所保持的放大信號的電壓電 平。
當脈沖cpl處于"L"電平，且脈沖cp2處于"H"電平時，構成采 樣保持電路2中輸出開關對的開關28c和28d以及構成采樣保持電路3 中輸入開關對的開關29a和29b被接通。同時，構成采樣保持電路2 中輸入開關對的開關28a和28b以及構成采樣保持電路3中輸出開關 對的開關29c和29d被斷開。
因而，保持電路26具有與輸出端17相連的輸出端22，和與輸出 端18相連的輸出端23。在此狀態(tài)下，保持電路26通過輸出端22將所 保持的電壓差Voutp輸出到輸出端17。此外，保持電路26通過榆出端 23將所保持的電壓差Voutn輸出到輸出端18 。
同樣，構成采樣保持電路2的輸入開關對的開關28a和28b被斷 開，因而，從放大器1輸出的放大信號的電壓電平沒有被輸入保持電 路26的輸入端26a和26b,這表明保持電路26處于保持狀態(tài).換言之， 采樣保持電路2輸出保持電路26中所保持的放大信號的電壓電平。
此時，保持電路27具有與放大器1的負(-)側輸出端21相連的 輸入端27a，和與放大器1的正(+ )側輸出端20相連的輸入端27b。 在此狀態(tài)下，保持電路27保持從輸入端27a輸入的電壓差Voutn，并 從輸出端24輸出電壓差Voutn。保持電路27還保持從輸入端27b輸入 的電壓差Voutp，并從輸出端25輸出電壓差Voutp。
不過，構成采樣保持電路3的輸出開關對的開關29c和29d被斷 開，因而，采樣保持電路3沒有將從保持電路27輸出的電壓電平作為 輸出信號輸出到榆出端17和18。換言之，采樣保持電路3對來自放大 器1的放大信號的電壓電平進行采樣。
如上所述，根據脈沖cpl和cp2中的哪一個在"H"電平下輸入，采 樣保持電路2和采樣保持電路3其中之一榆出另一電路中所保持的電 壓電平，而采樣保持電路2和3中的另外一個對電壓電平進行采樣。 '采樣保持電路2和3每隔半個周期輪流進行采樣和輸出。
圖4表示按照上述方式從輸出端22輸出的信號的信號波形，其中 輸出端22為保持電路26的正倒輸出端。在圖4中，豎直軸為電壓標
度，水平軸為時間標度。從圖4顯然可以看出，當脈沖cp2從"H"電 平變?yōu)?L"電平，且脈沖cpl從"L"電平變?yōu)?H"電平時，從輸出 端22輸出的輸出信號具有大尖峰分量。相反，當脈沖cp2從"L"電平 變?yōu)?H"電平，且脈沖cpl從"H"電平變?yōu)?L"電平時，從輸出端 22輸出的輸出信號幾乎沒有尖峰分量。
換言之，當保持電路26在脈沖cpl下采樣放大信號時，由于放大器 1的轉換速率所產生的尖峰分量，保持電路26中所保持的電壓發(fā)生極 大的波動。
不過，當保持電路26在脈沖cp2下通過開關28c將電路中所保持的 放大信號榆出到輸出端17時，輸出信號僅受開關28c處的切換噪聲等 引起的電壓波動的影響，根本不受放大器1的轉換速率的影響。從而， 從采樣保持電路2輸出的輸出信號不具有尖峰分量。
同樣，圖5表示從輸出端24輸出的信號的信號波形，其中榆出端 24為保持電路27的負倒榆出端。在圖5中，豎直軸為電壓標度，水平 軸為時間標度。如從圖5顯然可以看出，當脈沖cpl從"H"電平變?yōu)?"L"電平，且脈沖cp2從"L"電平變?yōu)?H"電平時，從輸出端24 輸出的輸出信號具有大尖峰分量，相反，當脈沖(pl從"L"電平變?yōu)?"H"電平，且脈沖cp2從"H"電平變?yōu)?L "電平時，從輸出端24 輸出的輸出信號幾乎不具有尖峰分量。
換言之，當保持電路27在脈沖cp2下對放大信號進行采樣時，由于 放大器1的轉換速率所產生的尖峰分量，保持電路27中所保持的電壓 發(fā)生極大的波動。
不過，當保持電路27在脈沖cpl下通過開關29d將電路中所保持的 放大信號榆出到輸出端18時，輸出信號僅受開關29d處的切換噪聲等 所引起的電壓波動的影響，根本不受放大器1的轉換速率的影響。從 而，從采樣保持電路3輸出的輸出信號沒有尖峰分量。
如上所述，當脈沖cp2處于"H"電平，且脈沖cpl處于"L"電平 時，由于基于脈沖cpl和(p2對采樣保持電路2和3中的開關進行控制， 來自保持電路26的輸出端22的輸出信號被輸出到輸出端17，同時， 來自保持電路26的輸出端23的輸出信號被輸出到輸出端18。
另一方面，當脈沖cpl處于"H"電平，且脈沖cp2處于"L"電平 時，由于基于脈沖(pl和(p2對采樣保持電路2和3中的開關進行控制，來自保持電路27的輸出端24的輸出信號被輸出到輸出端17，同時， 來自保持電路27的輸出端25的輸出信號被輸出到榆出端18。
按照上述方式，采樣保持電路2和3根據脈沖(pl和(p2的定時交替 地輸出信號，并將信號合成，產生待輸出的輸出信號。從輸出端17輸 出所獲得的輸出信號。輸出信號表現為圖6中所示的正弦波，不具有 圖4和5中所示的大尖峰分量。
同樣，采樣保持電路2和3根據脈沖cpl和cp2的定時交替地輸出信 號，將信號合成，并產生待輸出的輸出信號。從輸出端18輸出所獲得 的輸出信號。輸出信號表現為閨7中所示的正弦波，沒有圖4和5中 所示的大尖峰分量。在圖6和7中，豎直軸為電壓標度，水平軸為時 間標度。
從而，根據包括采樣保持電路2和3的斬波放大器電路的上述結 構，與傳統示例相比，可顯著減小在放大之后通過將輸入信號斬波并 將信號合成所獲得的輸出信號中的諧波失真。
上述保持電路26可由困8中所示的兩個保持部分組成。 一個保持 部分保持放大器l的正(+ )側輸出端20的電壓電平，并且由電容261 和運算放大器262組成。另一個保持部分保持放大器1的負(-)側 輸出端21的電壓電平，并且由電容263和運算放大器264組成。
同樣，上述保持電路27可由圖8中所示的兩個保持部分組成。一 個保持部分保持放大器1的負(-)側輸出端21的電壓電平，并且由 電容271和運算放大器272組成。另一個保持部分保持放大器1的正 (+ )側輸出端20的電壓電平，并且由電容273和運算放大器274組 成。
電容261的一端與運算放大器262的正(+ )倒輸入端相連，而 其另一端接地。電容263的一端與運算放大器262的負(-)輸出端 相連，而其另一端接地。當開關28a接通時，電容261保持放大器1 的榆出端20的電壓電平，當開關28b接通時，電容263保持放大器1 的輸出端21的電壓電平。電容271的一端與運算放大器272的正(+ ) 輸入端相連，而其另一端接地.電容273的一端與運算放大器274的 正(+ )輸入端相連，而其另一端接地。當開關29a接通時，電容271 保持放大器1的輸出端21的電壓電平，當開關29b接通時，電容273 保持放大器1的輸出端20的電壓電平。
采樣保持電路2和3的結構不限于分別使用保持電路26和27的上
述結構。通過使用另外的采樣保持電路，只要該采樣保持電路具有等 于或大于l的增益，則也能獲得與上述實施例相同的效果。
此外，困8的放大器1具有10倍的放大系數。在運算放大器la 的輸出端(輸出端20)與負(-)側輸入端之間設有90kQ的電阻lc。 運算放大器la在處于其正(+ )倒的輸入端處與開關lla的輸出側接 線端相連。在運算放大器lb的輸出端(輸出端21)與正(+ )側輸入 端之間設有90kQ的電阻ld。運算放大器lb在處于其負(-)倒的輸 入端處與開關lib的輸出側接線端相連。在運算放大器la的負(- ) 側輸入端與運算放大器lb的正(+ )倒輸入端之間設有20 kQ的電阻 le。注意，放大器1的放大系數和結構不限于此。
權利要求
1.一種斬波放大器電路，包括斬波電路，其基于具有預定頻率的脈沖將輸入信號斬波，從而調制輸入信號；放大器，用于放大所調制的輸入信號；第一采樣保持電路；和第二采樣保持電路，其中所述斬波放大器電路將所放大的調制信號解調制，并將所放大的信號作為輸出信號輸出；所述斬波電路通過相位彼此偏移半個周期的第一脈沖和第二脈沖將輸入信號斬波，在斬波時切換一對輸入端與一對輸出端之間的連接關系，并將所述輸入信號作為調制信號輸出；所述放大器將調制信號放大，并將所放大的調制信號作為放大信號輸出；所述第一采樣保持電路在第一脈沖下保持放大信號，在第二脈沖下輸出該放大信號；所述第二采樣保持電路在第二脈沖下保持放大信號，在第一脈沖下輸出該放大信號。
2. 根據權利要求l所述的斬波放大器電路，其中 所述笫一采樣保持電路和笫二采樣保持電路分別包括 放大信號榆入到其中的第一對開關；用于保持從笫一對開關輸入的放大信號的電壓電平的保持電路；和第二對開關，用于控制通過所述保持電路保持的放大信號的輸 出；并且第一對開關和笫二對開關其中之一被斷開，同時笫一對開關和第 二對開關中的另 一個被接通。
3. 根據權利要求l所述的斬波放大器電路，其中 所述一對輸入端由第 一輸入端和笫二輸入端組成； 所迷一對輸出端由笫一輸出端和笫二輸出端組成； 當輸入第一脈沖時，所述第一榆入端與第一輸出端彼此相連，第二輸入端與第二輸出端彼此相連；并且當輸入笫二脈沖時，笫一輸入端與笫二輸出端彼此相連，第二輸 入端與笫一輸出端彼此相連。
4. 根據權利要求l所述的斬波放大器電路，其中 由于開關電容器的結構，所述笫一采樣保持電路和笫二采樣保持電路均保持放大信號的電壓電平。
5. 根據權利要求2所述的斬波放大器電路，其中輸出端彼此相連的第一對開關和第二對開關，分別根據笫一脈沖 和第二脈沖，將從笫一采樣保持電路和笫二采樣保持電路中的每個保持電路輸出的放大信號合成，并將合成信號作為輸出信號輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種斬波放大器電路，其能夠消除放大器的轉換速率的影響，并抑制尖峰產生，從而獲得具有很少諧波失真的輸出信號。根據本發(fā)明的斬波放大器電路包括第一斬波電路，通過相位彼此偏移半個周期的第一脈沖和第二脈沖將輸入信號斬波，在斬波時切換一對輸入端與一對輸出端之間的連接關系，并將輸入信號作為調制信號輸出；放大器，用于將調制信號放大，并將所放大的調制信號作為放大信號輸出；第一采樣保持電路，其在第一脈沖下保持放大信號，在第二脈沖下輸出該放大信號；以及第二采樣保持電路，其在第二脈沖下保持放大信號，在第一脈沖下輸出該放大信號。
文檔編號H03F1/08GK101102094SQ200710005210
公開日2008年1月9日 申請日期2007年2月7日 優(yōu)先權日2006年2月7日
發(fā)明者五十嵐敦史, 內田俊之, 吉澤浩和, 安齋亮一, 有山稔, 武田晃 申請人:精工電子有限公司;學校法人智香寺學園