[发明专利]源极或射极跟随缓冲电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及源极或射极跟随器电路。

背景技术

源极跟随器是一种基本的基于FET的放大器结构，也称作共漏放大器。射极跟随器是一种基本的基于BJT的放大器结构，也称作是共集放大器。这些电路典型地用作电压缓冲器，例如具有单位电压增益和接近无限大的电流增益。

源极/射极跟随器级是一种在许多模拟电路中使用的缓冲电路。关键参数是其在低偏置电流下操作时在没有信号失真的情况下驱动低阻抗负载的能力。

具体地，将源极/射极跟随器级用作的基于电容器的高速切换模数转换器所用的驱动电路。

缓冲电路需要具有尽可能线性的传递函数。

US2009/0315594公开了一种电路拓扑结构，其包括虚拟电容性负载来提供改进的线性度。然而，这种电路具有产生低输入阻抗负载的问题。

因此，需要一种电路拓扑结构来改进源极/射极缓冲器性能，以增加可以使用这种电路的应用范围。具体地，需要减小失真并且改进线性度，但是同时提供高阻抗负载。

发明内容

根据本发明的第一方面，提出了一种缓冲电路，包括：

输入级，包括源极或射极跟随器晶体管；

输出级，包括串联在电压源线路之间的源极或射极跟随器晶体管和电流源电路；以及

负载，设置在输入级的输出和输出级的电流源电路之间，其中负载包括缓冲电路的输出负载的表示。

该电路在输入和输出级之间设置了输出负载的表示/再现(representation)。负载的这种再现引起了电流流动，这改进了缓冲电路的线性度。在添加的负载之前使用输入级增加了电路的输入阻抗。

根据本发明的第二方面，提出了一种缓冲电路，包括：

输出级，包括串联在电压源线路之间的源极或射极跟随器晶体管和电流源电路；以及

负载，设置在输入和输出级的电流源电路之间，其中负载包括缓冲电路的输出负载的表示，

其中负载包括滤波器电路。

这种结构使得即使在通过缓冲器驱动更复杂负载(滤波器的形式)时也能够改进缓冲电路的线性度。

输出级的电流源电路可以包括第一级联晶体管，第一级联晶体管的输入连接至源极或射极跟随器晶体管的源极或发射极，其中负载设置在输入级的输出和第一级联晶体管的输出之间。这提供了前馈机制。

在一个示例中，负载与输出负载相对应(即，负载是输出负载的复制)。

针对具有电容性输出负载的电路，本发明第一方面的负载可以包括电容器，或者针对在输出处具有滤波器的电路，负载可以包括滤波器电路。

在滤波器电路的情况下(针对本发明的两个方面)，负载可以包括具有开路输出的滤波器电路，并且负载限定在滤波器电路输入和滤波器电路的接地端子之间。

滤波器电路的这种连接用于针对开路输出对通过滤波器电路流到地的电流进行复制。这意味着使滤波器电路抽取的全部电流通过接地端子传递，使得对输出负载的电流进行适当补偿。

在这两个方面，输出级可以包括第二级联晶体管，其中第一和第二级联晶体管一起限定了电流镜电路，并且负载可以包括输出负载的缩放形式的负载，其中缩放依赖于电流镜电路的镜像比。

这种结构使得输出负载可以通过前馈路径中的缩小版本来表示，从而减小了所需的电路面积。在负载电容器的情况下，电容器的值等于输出负载的电容的一部分。

这种缩放方法也可以用于滤波器电路形式的负载。在这种情况下，负载同样包括具有开路输出的滤波器电路，并且负载限定在滤波器电路输入和滤波器电路的接地端子之间。然而，滤波器电路的缩放版本具有按缩放因子缩小的电容和按缩放因子放大的电感。

可以提供与输出级具有相同设计的输入级。因此，输入级可以包括串联在电压源线路之间的源极或射极跟随器晶体管和电流源电路，其中输入级的电流源电路包括第一级联晶体管，第一级联晶体管的输入连接至源极或射极跟随器晶体管的源极或发射极。

优选地，缓冲电路是包括与缓冲电路的输出相连的负载的电路的一部分。例如，整个电路可以是模数转换器电路。

本发明的第一方面还提供了一种电压缓冲方法，包括：

向包括源极或射极跟随器晶体管的输入级提供输入电压；

从输出级得出输出电压，向输出负载提供输出电压，输出级包括串联连接在电压源线路之间的源极或射极跟随器晶体管和电流源电路，

其中该方法包括在输入级的输出和输出级的电流源电路之间设置负载，其中负载包括缓冲电路的输出负载的表示。

负载可以包括输出负载的缩放版本。