[发明专利]运算放大器及其操作方法

说明书

技术领域

本发明与运算放大器相关，并且尤其与适性调整运算放大器的偏压以减少耗电量的技术相关。

背景技术

运算放大器是一种应用广泛且极为重要的电路组件，其功能之一为放大模拟输入信号，以驱动连接至运算放大器输出端的负载。传统的A类运算放大器系利用特定的晶体管提供偏压电流。这些晶体管的控制端被耦接至固定偏压，所提供的偏压电流因而为定值。

传统的运算放大器被适当地安装并供以电力后，其中的偏压电流组件会持续消耗电力。实务上，运算放大器的工作周期可能不是100％。举例而言，若无信号输入时，运算放大器便不处于工作模式，亦无须驱动其负载。然而，即使当运算放大器不处于工作模式，其中用以提供固定偏压电流的晶体管仍然会持续消耗电力，造成不必要的浪费。

上述问题对无线设备(例如电池能量有限的移动电话)而言尤其困扰。当运算放大器被用于无线接收器的前端电路时，接收器通常会被期待能具有较大的信号处理动态范围。对于典型A类运算放大器来说，增加输入信号的处理动态范围需要相当高的直流偏压电流。于一特定无线频带中，可能会出现邻近于目标信号的干扰信号。实际上，干扰信号可能是间歇出现，而非持续存在。即使干扰信号消失，接收器中的运算放大器依旧必须维持其大动态范围，其中的偏压电流形同浪费，也造成电力的无谓消耗。

虽然AB类运算放大器使用低直流偏压电流便能提供高输出电流，但这种放大器的线性度不佳，尤其在出现较大干扰信号时。因此，存在着对于改良后A类运算放大器的需求，期待减少被浪费的偏压电流。

发明内容

为达成上述目标，本发明的一实施例中的运算放大器包含一偏压电流侦测电路，用以镜像复制或监控流入该运算放大器的输出级的偏压电流。当偏压电流侦测电路侦测到有太多的电流被浪费，例如流入接地端，偏压电流的供应量即被降低。相似地，当偏压电流侦测电路侦测到偏压电流的供应量不足时，偏压电流的供应量即被提高。于一实施例中，偏压电流侦测电路的输出信号指出偏压电流过高或过低，且该输出信号被传递至一状态机。该状态机系用以逐步调整提供至运算放大器的输出级的偏压电流供应量。

附图说明

图1为可配合本发明概念的一差动运算放大器及其外围电路的功能方块图。

图2为一功能方块图，呈现根据本发明的一实施例中的运算放大器、偏压电流侦测电路，与用以控制偏压电流的状态机。

图3呈现可应用于本发明的实施例中的一种状态机范例。

图4(A)～图4(C)呈现根据本发明的一实施例中的输出级偏压电流、偏压电流侦测电路输出信号，及运算放大器输出电压的相对关系。

图5为根据本发明的一实施例中的偏压电流控制程序的流程图。

具体实施方式

以下各实施例及其相关图式可充分说明本申请案的发明概念。各图式中相似的组件编号系对应于相似的功能或组件。须说明的是，此处所谓本发明一辞系用以指称该等实施例所呈现的发明概念，但其涵盖范畴并未受限于该等实施例本身。

此外，本揭露书中的数学表示式系用以说明与本发明的实施例相关的原理和逻辑，除非有特别指明的情况，否则不对本发明的范畴构成限制。本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解，有多种技术可实现该等数学式所对应的物理表现形式。

以下介绍的各个功能方块图主要系用以说明信号的相对关系，并非用以限制实现本发明的概念时的电路连接关系。各功能方块间的互动亦不一定要透过直接的电路连接始能达成。此外，该等功能方块提供的功能于实际应用中可被整合或分散，不以图中呈现的区分方式为限。

图1为可实现本发明概念的一差动运算放大器及其外围电路的功能方块图。更明确地说，图1系绘示做为范例的一接收器前端电路100，其中包含低噪声放大器(LNA)105、混波器108、本地振荡器110、运算放大器(OPAMP)200、回授电路120、122(包含电阻和电容)。差动输出节点150、152可连接至一后端负载160。运算放大器200连接至一电源电压VDD与一接地端GND。

在一般运作中，前端电路100可透过低噪声放大器105的输入端接收差动信号，并利用混波器108将输入信号与本地振荡信号混合，产生基频差动信号。该基频差动信号被运算放大器200放大，以配合负载160。