[发明专利]输出级电路、功率放大电路及电信号的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路技术，更具体地，涉及一种功率放大器的输出级电路及电信号的处理方法。

背景技术

在模拟集成电路的某些应用中，对输出驱动能力的要求会比较高，例如音频应用中的扬声器、耳机的驱动，负载电阻只有几十甚至几个欧姆，驱动电路需要提供几十甚至几百毫安的输出电流，同时又要求保证输出具有足够低的线性失真，而随着现在越来越多在手持设备上的应用，更是要求电路具有很低的静态功耗。

目前使用的输出放大器有A类，B类以及AB类三种结构，下面介绍一种传统的AB类功率放大器的输出结构。

如图1所示，P型放大器321与PMOS(P沟道金属氧化物半导体)驱动晶体管(简称P型驱动管)327组成电压跟随器结构：其中P型放大器321的输出端与P型驱动管327的栅极相连，P型放大器321的同相输入端和P型驱动管327的漏极连接于电压跟随器结构的输出端302，P型放大器321的负相输入端与电压跟随器的输入端301相连，P型驱动管327的源极与电压源103相连；同样，N型放大器311与NMOS(N沟道金属氧化物半导体)驱动晶体管(简称N型驱动管)317也组成电压跟随器结构：其中N型放大器311的输出端与N型驱动管317的栅极相连，N型放大器311的同相输入端和N型驱动管317的漏极连接于电压跟随起结构的输出端302，N型放大器311的负相输入端与电压跟随起的输入端301相连，N型驱动管317的源极与接地端100相连。整个电路是由两个工作在不同电压输入范围的电压跟随器电路构成的，输出电压与输入电压相等。

其中P型放大器321如图2所示：由第七PMOS管412和第八PMOS管413构成的电流镜为由第七NMOS管410和第八NMOS管411构成的差分结构的负载，第七PMOS管412的源极和第八PMOS管413的源极连接于电压源103，第七NMOS管410的源极和第八NMOS管411的源极与第一偏置电流源403连接于节点422，第一偏置电流源403的另一端与公共地端100相连，第七PMOS管412的栅极和第八PMOS管413的栅极与第七NMOS管410的漏极连接于节点426，第七NMOS管410的栅极与P型放大器321的同相输入端420相连，第八NMOS管411的栅极与P型放大器321的反相输入端421相连，第八PMOS管413的漏极和第八NMOS管411的漏极与P型放大器321的输出端421相连。

该P型放大器321为带有源负载(第七PMOS管412和第八PMOS管413构成的电流镜)的差动对，它将同相输入端420和反相输入端421的差动输入信号经由第七NMOS管410和第八NMOS管411转化传递给有源电流镜后，由该电流镜将差动输入转换为P型放大器321输出端443的单端输出。

其中N型放大器311如图3所示：由第九NMOS管432和第十NMOS管433构成的电流镜为由第九PMOS管430和第十PMOS管431构成的差分结构的负载，第九NMOS管432和第十NMOS管433的源极连接于公共地端100，第九PMOS管430和第十PMOS管431的源极与第二偏置电流源404连接于节点442，第二偏置电流源404的另一端与电压源103相连，第九NMOS管432的栅极和第十NMOS管433的栅极与第九PMOS管430的漏极连接于节点446，第九PMOS管430的栅极与N型放大器311的同相输入端440相连，第十PMOS管431的栅极与N型放大器311的反相输入端441相连，第十NMOS管433的漏极和第十PMOS管431的漏极与N型放大器311的输出端443相连。

该N型放大器311为带有源负载(第九NMOS管432和第十NMOS管433构成的电流镜)的差动对，它将同相输入端440和反相输入端411的差动输入信号经由第九PMOS管430和第十PMOS管431转化传递给有源电流镜后，由该电流镜将差动输入转换为N型放大器311输出端443的单端输出。

由放大器的结构可知，N型放大器311和P型放大器321的信号输入范围是有限但互补的，当输入电压比较接近电源(即电压源103)电压时，P型放大器312和P型驱动管327组成的电压跟随器单独工作，当输入电压比较接近地时，N型放大器311和N型驱动管317组成的电压跟随器单独工作，而输入电压接近中间电平时，则两个电压跟随器都可以工作，这样就可以保证整个结构可适用于较大的电压输入输出范围。