CN203326960U - 前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器 - Google Patents

Abstract

前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，用于差分放大器的一种参考电压发生器。参考电压发生器提供的参考电压追踪差分输入级的直流非信号成分，并提供一个参考电压给电平转换级，这样前馈补偿可以用来提供扩展带宽而不会引起稳定时间方面的问题。

Description

前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器

技术领域：

本发明涉及改进性能的集成电路放大器，更特别地是本发明涉及改进集成电路放大器的输入级，使放大器的带宽和稳定性得以改善。 

背景技术：

高性能集成电路运算放大器通常被电路元件在信号路径中引入的相位延迟所限制。例如，一个重要的限制因素是由于信号路径中横向PNP三极管的糟糕的频率特性。在传统的多级集成运算放大器中，例如LM118，横向PNP三极管用于电平转换级和差分输入级与主增益级之间的差分-单端转化级。横向PNP三极管的低频特性引入一个极，该极为运算放大器的开环传递函数。该极限制了放大器的整体增益频率，且引入的相位移降低了放大器的稳定性。 

减小PNP三极管上该限制的一种普遍方法是利用前馈补偿。这种类型补偿的目的是使前馈电容器绕过高频率的电平转移器。电平转换器很适合这个过程，因为它的输出是一个高阻抗结点。前馈电容的使用，例如，在前面提到的LM118电路中，在高频信号差分输入级中，同相输入的输出端通过前馈电容耦合到电平转换器的单端输出。 

此外，传统的前馈放大器，如LM118，通过横向PNP缓慢地消除一半的高频信号，该放大器是“单端”的并联电容，该并联电容耦合到差分输入级的反相输入的输出端。结合前馈补偿，大大延长了常规运算放大器的带宽。 

在传统的电路上使用上述并联电容器，差分输入级的分流输出提供给电平转移级，作为一个参考电压源来保持差分电平转换器的偏置平衡。众所周知，提供给电平转换器的差分输入参考电压是重要的，为了保持放大器的输入偏移电压尽可能小，应该跟踪电平转换器的其它差分输入的“直流分量”。在相同的 共模输入放大器的应用中(即假设放大器电路的差分输入端被捆绑在一起)以及在共模输入放大器运行范围内，本文中所指的放大器电路中将出现电压或电流组成的“直流分量”。当提供差分输入信号时，电流或电压可进一步包括一个“信号成分”。 

然而，并联电容器对运算放大器的性能有不利的影响。并联电容在放大器的开环响应处形成一个偶极子。偶极子的极点和零点被栅极所隔开，使放大器具有较差的调整时间的特性，即在输入改变后，在一定的极值范围之内，放大器的输出所占的时间提高了。 

在放大器的输入级提供一个新的参考电压发生器，使前馈补偿的传统放大器的特性得到改善。参考电压跟踪差分输入级的输出电压中的直流分量，因为没有差分信号，所以不需要并联电容器。这消除了来自并联电容器产生的放大器传递函数的偶极子。改善的放大器提供无稳定时间问题的更大带宽。申请人进一步认识到其他类型集成放大器的特性，如仪表放大器可以用类似的方式进行改进。 

另一个对常规集成电路放大器高频性能限制的是由差分至单端信号转换的电流镜像电路引入的相移。电流镜像电路到在放大器中引入一个极，削弱了放大器带宽的稳定性。在常规集成电路运算放大器中，并没有减少镜像电流延迟的影响。 

鉴于上述情况，提供一个参考电压发生器，跟踪差分输入级输出的直流分量，并提供一个参考电压到电平转换器，以致前馈补偿可以用来提供一个无稳定时间问题的扩展带宽。 

发明内容：

本发明的参考电压发生器体现在集成电路运算放大器中。在具体的体现中， 参考电压发生器包括一个NPN三极管，一个电流源和一个负载电阻。三极管的发射极由电流源和集电极通过负载电阻连接到放大器的正极。通过负载电阻产生的电流保持三极管集电极电压。因此，一个稳定的参考电压不需要旁路电容获得。 

参考电压发生器是通过三极管的基极耦合到一侧的差分输入级中相应三极管的基极，来追踪输入级输出电压中的直流分量。进一步的追踪可以使用常规设计、布局和修剪技术的电压发生器电路来获得参考电压发生器和差分输入级之间相匹配的精度。 

参考电压发生器跟踪差分输入级输出的无信号直流成分，并为差分放大器的第二级提供参考电压。为了优化它的跟踪能力，参考电压发生器的元件最好与差分输入级某一侧的相应元件一致且特性匹配。 

本发明提出的前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，一个放大器电路包括一个具有输出端的差分输入级和一个具有输入端和输出端的二阶差分输入级，该差分输入级的输出端子耦合到二阶输入级的输入端来提供一个无直流成分的输入电压给二阶差分输入级，参考电压电路包含：首先，一个输入端连接到差分输入级的输入端，在输出端产生一个参考电压，该参考电压大约等于无直流成分的输入电压，且将其提供给二阶差分输入级的第一输入端和第二输入端。 

进一步，二阶差分输入级包括一个运算放大器电路的电平转移级；差分输入级的第一和第二电路分别耦合到差分输入级的第一和第二输入端，第一和第二电路包括一个三极管，电流源耦合到三极管发射极，电流-电压转换器耦合在三极管的集电极和第一电源电压之间，差分输入级还包括一个发射极电阻，耦合在第一电路三极管的发射极和第二电路三极管的发射极之间；参考电压电路 中一个三极管的基极耦合到差分输入级的第一个输入端，一个电流源耦合到三极管的发射极，电流-电压转换器耦合在三极管的集电极和电源电压之间，以及三极管的集电极耦合到参考电压电路的输出端；参考电压电路的电流-电压转换器包括一个电阻器；差分输入级的第一电路中电流-电压转换器具有一个电阻值，一个电阻与参考电压电路的电流-电压转换器的电阻值基本相等。 

进一步，差分输入级的第一和第二输入端，分别包括放大器的同相和反相输入端。 

进一步，参考电压电路三极管的基极耦合到差分输入级的第一电路三极管的基极，从而导致参考电压电路三极管的集电极电压跟踪第一电路三极管集电极上的电压无直流成分的波动，对输入共模电压变化作出响应；跟踪第一电路三极管的集电极电压上无直流成分的波动包括在第一电路电流源中限定的输出阻抗所产生的波动。 

进一步，参考电压的电流源和差分输入级的第一电路都包括一个电流源三极管，一个电阻耦合在电流源三极管的发射极与二阶电源电压之间；参考电压电路的电流源三极管的基极和差分输入级的第一电路被一个共同的偏置电压所偏置。 

进一步，仪表放大器电路中的一个差分跨导输入级具有一个输出端子，一个差分跨导反馈级具有一个输出端子，且其第二级具有第一与第二输入端子和输出端子，差分输入的输出端子和反馈级的输出端子分别耦合到电流-电压转换器和第二级的第一输入端子来供应一个无直流成分的输入电压给第二级，参考电压电路包括：首先，一个输入端连接到一个差分输入级的输入端，在输出端产生一个参考电压，该参考电压大约等于输入无直流成分的电压，以提供给二阶差分输入级的第一输入端；且为二阶差分输入级的第二输入端提供一个参考 电压；仪表放大器电路中的第二级包括一个电平转移级；仪表放大器电路的参考电压电路中第一级二阶输入端连接到差分反馈级的一个输入端；仪表放大器电路中的差分输入级包括第一和第二电路，第一和第二电路分别耦合到差分输入级的第一和第二输入端，第一和第二电路包括一个三极管和一个耦合到三极管的发射极的电流源，其中，电流-电压转换器耦合在三极管的集电极和一个电源电压之间，仪表放大器电路还包括一个发射极电阻，且发射极电阻耦合在第一电路三极管的发射极和第二电路三极管的发射极之间。 

进一步，仪表放大器电路中的参考电压电路的一个分支电路包含一个三极管，三极管基极耦合到差分输入级的第一个输入端，电流源耦合到三极管的发射极，电流-电压转换器耦合在三极管的集电极和电源电压之间，三极管集电极耦合到参考电压电路的输出端；仪表放大器电路中的差分跨导反馈级包括第三和第四电路，且其分别耦合到差分反馈级的参考和反馈输入端，第三和第四电路包括一个三极管和一个耦合到三极管发射极的电流源，其中，差分输入级的电流-电压转换器耦合在三极管的集电极和第一电源电压之间，仪表放大器电路还包括一个发射极电阻，且发射极电阻耦合在第三电路三极管的发射极和第四电路三极管的发射极之间；仪表放大器电路中的参考电压电路还包括另一分支电路，该分支电路包含一个三极管，该三极管的基极耦合到差分反馈跨导级的参考输入端，一个电流源耦合到三极管的发射极，电流-电压转换器耦合到第一分支电路的参考电压电路，该参考电压电路耦合在三极管的集电极和电源电压之间，且三极管的集电极耦合到参考电压电路的输出端；仪表放大器电路的参考电压电路中第一和第二分支电路电流-电压转换器包括一个共同的电阻。 

进一步，仪表放大器中第一电路中差分输入级的电流-电压转换器和第三电路中差分跨导反馈级包括一个具有相同阻值的电阻器，且该电阻阻值与参考电 压电路的第一和第二分支电路的电流-电压转化器的电阻值大约相等；仪表放大器电路中第一分支参考电压电路中三极管的基极耦合到第一电路差分输入级中三极管的基极；仪表放大器电路中参考电压电路第二分支三极管的基极耦合到第三电路差分反馈跨导级中三极管的基极；仪表放大器电路中，参考电压电路中电流源三极管的基极、差分跨导输入级的第一、第二、第三和第四电路和差分跨导的反馈级被同一个偏执电压所偏置；仪表放大器电路中差分输入级的第一输入端包括一个仪表放大器的反相输入端；仪表放大器电路中的差分输入级包括第一和第二电路，第一和第二电路分别耦合到仪表放大器的正向和反向输入端，第一和第二电路包括一个三极管和耦合到三极管发射极的电流源，第一电路的电流源包括一个具有集电极-基极电容和集电极-衬底电容的电流源三极管，仪表放大器电路还包括一个电容，该电容耦合在仪表放大器同相输入端和第一电路电流源三极管的发射极之间，来导通电流，且对第一电路电流源三极管的基极-集电极和集电极-衬底电容上充电和放电的电压变化做出响应。 

进一步，在集成电路中，差分放大器电路包括一个差分输入级，一个具有第一和第二差分输入的第二级，该第二级接收第一和第二电压信号分别耦合到差分输入级的同相和反相输入端以驱动第二级，连接外部元件来实现放大器电路，且提供第一和第二驱动电压信号给第二级的第一和第二输入，步骤包括： 

a、在差分输入级上产生的第一和第二差分集电极电流对同相和反相集成电路上的电压做出相应； 

b、提供差分集电极电流给相应的电流-电压转换器来产生一个信号和无直流成分的第一和第二差分电压； 

c、提供第一差分电压给第二级的第一输入端作为第一驱动电压信号，以产生一个参考电流对集成电路同相输入端的电压做出响应； 

d、提供参考电流给电流-电压转换器来产生一个大小基本等于第二差分电压的无直流成分的参考电压； 

e、提供参考电压给第二级的二阶输入作为二阶驱动电压信号。 

本发明的参考电压发生器的体现，在集成电路仪表放大器中也作了描述。 

对比文献， 

发明专利：采用MOS器件实现的低功耗带宽倍增运算放大器，申请号：201110061084.6； 

发明专利：高带宽低功耗频率补偿三级运算放大器，申请号：201010245853.3。 

附图说明：

根据下面相应图纸的详细说明，上述的和其他发明对象的优势将更加明显。部分器件的参考字符已在图中标明。 

图1为一个前馈补偿电路的传统运算放大器的简化框图。 

图2为一个采用前馈补偿和一个独立的参考电压源的运算放大器简化框图，为本发明作更详尽的说明。 

图3为一个运算放大器的简化框图，包括本发明的参考电压发生器和常规的电平转换器。 

图4为一个采用前馈补偿的常规仪表放大器的简化框图。 

图5为在图4的仪表放大器中的本发明的参考电压发生器的简化框图。 

具体实施方式：

图1显示了一个采用前馈补偿的常规多级运算放大器100的简化框图。三极管101和102，电阻器105、108和109，电流源103和104形成一个常规差分输入级116。三极管101和102的发射极通过电阻105连接在一起，是差分输 入电压在差分输入级116的同相输入116和反相输入107之间，导致电流流向电阻105。该电流与三极管101和102的集电极电流不同。集电极通过具有相同电阻的负载108和109连接到正电源电压。因此，不同的集电极电流导致两个集电极之间出现了差分输出电压。这种差异电压反馈到电平转换器110的输入端。 

电平转换器110包括一个PNP型电平转换级110a驱动一个NPN电流镜像110b，作为图1所示的典型常规运算放大器电路。PNP型三极管110c和110d，以及二极管110e、电阻器110f和110g组成PNP型电平转换级110a，放大器的传递函数中引入了一个极，导致过剩的相移，产生了对放大器稳定性不利的影响。因此，频率补偿是需要的。这就是传统的技术，被称“窄带”，当放大器的增益越来越大，单位增益频率是安全的相位幅度。如图所示的运算器放大器100，是一种传统的运算放大器电路，高频率负反馈是通过一个“米勒效应”电容器111从增益级112的输出端113反馈到电平转换器110的输入端。 

窄带严重限制了运算放大器的带宽。因此，当设计放大器被很宽的带宽使用时，简单的窄带补偿是不能令人满意的。实现稳定性的同时，最大限度地提高带宽，除了窄带，往往使用前馈补偿。这种类型的补偿，不仅仅去除高频率的增益而且相位移的电流源也被去除。窄带被用来保持稳定，增益的频率却大幅度的增加，例如通过减少电容器111的电容。 

在图1中，电容器114显示了一个典型的常规前馈补偿方案。在电平转换器110处PNP三极管110c和110d的低频特性通过电平转换器的高频信号被抵消。电容器114的作用是增加主导极点的频率，从而增加放大器的增益带宽。如前所述，电平转换器110包括一个实现差分-单端信号转换的电流镜像电路110b。 

高频的差分-单端转换由电容器115实现。该电容器有效地分流了三极管102集电极上的交流信号成分，使该信号作为参考电压应用到电平转换器的一个输入端y。三极管101集电极的信号可以被视为一个被应用到电平转换器的第二输入端x的单端信号。 

为了减少通过三极管110d上的信号量，三极管102的集电极电压应包含尽可能少的交流信号。在传统的电路中，采用尽可能大的并联电容器。大电容值往往是通过片外分立电容器的集成电容器115获得。然而，即使它有一个非常大的值，但电容器115的缺点在于引入了一个零极点对到放大器的开环传递函数中。 

电容器115对小信号特性有较小的影响，但它增加了放大器的稳定时间。因此，一种新的方式，即为前馈补偿提供大的宽带来增加的稳定性。而在同一时间，消除与由电容器引入的偶极子有关的较长稳定时间的问题。具体来说，提供电平转换器110的参考电压来改善电路是必要的。 

图2显示了具有一个参考电压发生器电路200a的前馈补偿放大器200的一个原理框图，旨在根据本发明的原则满足要求。放大器200的目的是介绍和说明在图3中本发明首选的体现。在放大器200中，一个稳定的参考电压从新的电压发生器200a供应给电平转换器110，而不是从三极管102的集电极提供。电流源103和201基本上是相同的，负载电阻108和202也大致相同。因此，忽略基极电流和电流源的缺陷，在节点203处稳定的参考电压V_REF跟踪三极管101的集电极电压的无直流成分。从而不再需要三极管102集电极上的分流信号，电容器115可以被去除。从一个单独的电流源驱动产生的参考电压消除了开环偶极子，也解决了稳定时间问题。 

重要的是，参考电压跟踪单端信号的直流分量。如果这些电压不同，电平 转换可以用来解释放大的输入信号的差异。这种差异的影响必须通过在放大器的输入端输入一个非零电压来去除。在运算放大器中输入偏置电压的一个重要参数要求是尽可能的小。因此，重要的是尽量减少直流失调。 

在实践中，图2电路的缺点在于，提供给电平转换级的电压会阻止它最大限度地减少直流失衡。首先，三极管101的集电极电流小于它的发射极电流，即发射极电流等于其基极电流。其次，由于电流源103的有限输出阻抗，共模输入电压引起三极管101和102的集电极电流改变。这些影响无法弥补图2电路。因此，在实践中，电压V_REF可能和三极管101的集电极电压的无直流成分不一样。 

图2电路的缺点在图3电路中的常规运算放大器100的简化框图中被消除。运算放大器300包括一个输入级316的精确参考电压发生器300a，输入级316跟踪三极管101集电极电压的直流分量。该电路来源于图2，包含三极管301。 

三极管301、负载电阻202和电流源201组成精确的参考电压发生器电路300a。这些成分是最好的设计和布局来匹配装置的特点并各自连接相同的结构如元件101、108和103。电流源103、104和201包括三个基本相同的NPN三极管302、304和306，完美地连接到一个共同的偏置电压V_BIAS来提供与之匹配的电流源偏置。偏置电压V_BIAS以任何常规方式产生。 

在图3的电路中，三极管101的基极和301的基极连接在一起。这可以消除图2电路的缺点。在图3的电路中，三极管101和301有相同的基极、发射极和集电极电流。此外，假设相应的电路元件以精确的匹配为首选时，任何共模输入信号会影响电流源103和201的输出。因此，三极管301的集电极电压准确地跟踪三极管101集电极电压的直流分量。然而，作为充分的解释，从电阻105到三极管101的集电极电压中三极管301的集电极电压的成分不遵循波 动性。 

当差分输入应用到端子106和107上时，由于差分电流流过发射极电阻105，电压信号成分出现在三极管101的集电极上。没有电阻连接到三极管301的发射极，所以没有电流流过集电极，也没有电压成分。因此，三极管301的集电极作为一个参考电压源与三极管101集电极电压的直流分量有相同的值。这为电平转换器110提供均衡的输入。 

提供给电平转换器110的理想参考信号的跟踪能力可以通过正在执行的运算放大器来实现，集成电路的参考电压发生器电路与图3的输入级316的差分部分一侧的元件基本相同。当然，放大器电路中的差分输入级与图3使用的不同，参考电压发生器可以设定为相同的特定输入级。 

很明显，本发明的参考电压发生器可用于各种常规差分电平转换级。首选是在放大器的集成电路实施中，设计和布局参考电压发生器电路300a的元件，以致参考电压发生器电路300a的温度系数和其他相关特性被精确的匹配到相应输入级316一侧的差分部分的设备中。这可以通过使用已知的常规集成电路器件的设计和布局技术来实现。外部可调零电阻网络、电阻可调网络和输入偏置电流补偿，所有可实施使用的传统技术，也可以用来进一步减少在输入级的直流失调和偏差错误。 

另一方面，参考电压的跟踪能力是可以被接受的，本发明极少的精确方法可以被使用。例如，使用电流源和参考电压发生器电路300a上的电阻，可能产生一个跟踪参考电压。但对那些输入级差分部分的比例，三极管301集电极上的直流电压仍然可以跟踪三极管101集电极电压的无直流成分。此外，参考电压发生器电路300a可以被使用，以致它连接到图3所示的输入级300a差分部分的反相一侧而不是正相一侧。 

本发明精确的参考电压发生器可以用于各种电路中，除了图1到3所示的运算放大器电路，且需要一个参考电压跟踪第二电压的直流分量。下面讨论的一个例子是前馈补偿的仪表放大器。仪表放大器被设计为具有很高的共模抑制比，处理预定的增益，并在反相和非反相输入处具有较高的输入阻抗。 

图4为一个前馈补偿的常规仪表放大器400的简化示意图。该电路包括：两个反馈负载电阻108和109的差分跨导级413和414；一个包含电平转换级110、主增益级112和前馈补偿网络的电压增益模块403，前馈补偿网络包含电容器111和114；还有包含电阻406和407的反馈网络。 

应用于跨导级413的反相106和同相107输入端的差分输入电压，引起差分电流流入负载电阻108和109，并导致结点401和402处的电压不同。然而，增益模块403连接在负反馈回路上，以平衡在结点401和402处的电压。这个等式是由结点404和405间的差分电压基本相等和结点106和107间的极性相反来实现的。这会导致流过三极管408和409的电流来平衡三极管101和102的电流，使流过电阻108和109的电流与之相等。电阻406和407设定仪表放大器的增益。 

前馈补偿仪表放大器工作在相同的方式下，即图1是使用电容器111、114和115的运算放大器。在这之前，电容器115引起一个偶极子出现在传递函数处，这导致了很长的稳定时间。 

图5所示的仪表放大器500中，稳定时间问题通过使用本发明的前馈参考电压发生器500a被消除。在这个电路中，增益模块403中的电平转换器110的参考电压来自参考电压发生器500a而不是被电容器115并联的三极管102和409的集电极所提供。因此，电容器115对放大器传递函数的影响被消除，且引起很长的稳定时间的偶极子也被消除。 

如图5所示，参考电压发生器500a包括含有NPN三极管301和与负载电阻202串联的电流源201的第一电路分支。在图3的运算放大器电路中，NPN三极管301和电流源201被设计为配合差分跨导级413的相应元件。又如图3所示，电流源103、104和201可以组成图5所示的三个有着相同的电阻303、305和307，三个有着相同的三极管302、304和306，它们由一个共同偏置电压V_BIAS驱动。 

由于负载电阻108控制三极管101和408相结合的集电极电流，负载电阻109控制三极管102和409相结合的集电极电流，在图3中，负载电阻108和109的电阻值从各自放大器的负载电阻108和109上被减小，这是理想的，在图5的电阻上产生同一个直流偏置电压，如在图3电路。例如，图5的直流电源103、104、410和411被设计为有额定电流值，每个大约相当于图3电流源103和104的值，然后，图5中负载电阻108和109的电阻值应该大约是图3各自电阻值的一半，得到相同的直流偏置电压。此外，如果参考电压发生器电路500a只包括上述的连接到负载电阻202的第一分支——本发明在仪表放大器中的一个简单而有用的实施，负载电阻202的电阻值将是电阻108或109的两倍，产生一个参考电压V_REF跟踪三极管101和408集电极电压的无直流成分。 

然而，如图5所示的集成电路仪表放大器的共模抑制比可以通过连接到跨导级414上额外电路分支的参考电压发生器电路500a所提供。额外的电路分支包括NPN三极管502和电流源504，相同的三极管408和电流源410以及负载电阻202上的传导电流。电流源504、410和411可能组成大量相同的电路，每个电路包括一个三极管(506、508和510)和一个发射极电阻(507、509和511)并可能由一个共同的偏置电压驱动(如图5所示，相同的偏置电压V_BIAS适合于电流源201、103和104)。电流源504、410和411可能与电流源201、103和 104发射极电阻不同，输入跨导级413和反馈跨导级电流的相对量是不同的。 

本发明的参考电压发生器的电路500a的一个电路分支连接到跨导级413和414，如图5所示，负载电阻202的电阻值大体上等于负载电阻108和109，因为负载电阻202传导电阻108和109相结合的电流。如图3的放大器，已知的常规集成电路器件的设计和布局技术可以被用来匹配装置和温度系数。外部可调零网络可以用于平衡输入跨导级413，电阻可调网络和偏置电流补偿也可以用来进一步减少输入和反馈跨导级的直流失调和偏置错误。 

如图5所示，仪表放大器500的共模抑制比，可以由放大器的同相输入端106与输入跨导级413的电流源103中的三极管304发射极之间耦合的小容量(例如0.75pF)的电容器上增加的频率所增大。该电容器是最好的一个集成装置，在三极管304中，通过传导电流提供共模抑制对基极-集电极和集电极-衬底电容进行充电和放电，电容的充电和放电是作为对高频共模输入变化的响应，不会对电流源103传导的电流产生重大的变化。如果需要的话，一个类似的电容器也可能在端子106和参考电压电路500a的三极管302发射极之间耦合。 

因此，差分放大器产生参考电压。参考电压发生器精确地跟踪差分放大器的直流非信号分量，并结合差分输入级的输出来提供一个单端输入电压给电平转换器，这样可以前馈补偿而避免了使用并联电容器的缺点。尽管在示意图中表示出了本发明的元件连接的优先实现方案，但对这个技术有一定理解的人员可以看出这样的连接不是必须的而且在不违背本发明精神的条件下可以连接附加的元件。对相关技术有深入理解的人员可以看出本发明可以利用与本文所述不同的方案实现，本文所述方案仅是说明性质的而不具有限定性，此发明仅被其后的权利要求所限定。 

Claims (9)

1.一种前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，其特征是：一个放大器电路包括一个具有输出端的差分输入级和一个具有输入端和输出端的二阶差分输入级，该差分输入级的输出端子耦合到二阶输入级的输入端来提供一个无直流成分的输入电压给二阶差分输入级，参考电压电路包含：首先，一个输入端连接到差分输入级的输入端，在输出端产生一个参考电压，该参考电压大约等于无直流成分的输入电压，且将其提供给二阶差分输入级的第一输入端和第二输入端。 

2.根据权利要求1所述的前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，其特征是：二阶差分输入级包括一个运算放大器电路的电平转移级；差分输入级的第一和第二电路分别耦合到差分输入级的第一和第二输入端，第一和第二电路包括一个三极管，电流源耦合到三极管发射极，电流-电压转换器耦合在三极管的集电极和第一电源电压之间，差分输入级还包括一个发射极电阻，耦合在第一电路三极管的发射极和第二电路三极管的发射极之间；参考电压电路中一个三极管的基极耦合到差分输入级的第一个输入端，一个电流源耦合到三极管的发射极，电流-电压转换器耦合在三极管的集电极和电源电压之间，以及三极管的集电极耦合到参考电压电路的输出端；参考电压电路的电流-电压转换器包括一个电阻器；差分输入级的第一电路中电流-电压转换器具有一个电阻值，一个电阻与参考电压电路的电流-电压转换器的电阻值基本相等。 

3.根据权利要求2所述的前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，其特征是：差分输入级的第一和第二输入端，分别包括放大器的同相和反相输入端。 

4.根据权利要求3所述的前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，其特征是：参考电压电路三极管的基极耦合到差分输入级的第一电路三极管的基极，从而导致参考电压电路三极管的集电极电压跟踪第一电路三极管集电极上的电 压无直流成分的波动，对输入共模电压变化作出响应；跟踪第一电路三极管的集电极电压上无直流成分的波动包括在第一电路电流源中限定的输出阻抗所产生的波动。 

5.根据权利要求4所述的前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，其特征是：参考电压的电流源和差分输入级的第一电路都包括一个电流源三极管，一个电阻耦合在电流源三极管的发射极与二阶电源电压之间；参考电压电路的电流源三极管的基极和差分输入级的第一电路被一个共同的偏置电压所偏置。 

6.根据权利要求1所述的前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，其特征是：仪表放大器电路中的一个差分跨导输入级具有一个输出端子，一个差分跨导反馈级具有一个输出端子，且其第二级具有第一与第二输入端子和输出端子，差分输入的输出端子和反馈级的输出端子分别耦合到电流-电压转换器和第二级的第一输入端子来供应一个无直流成分的输入电压给第二级，参考电压电路包括：首先，一个输入端连接到一个差分输入级的输入端，在输出端产生一个参考电压，该参考电压大约等于输入无直流成分的电压，以提供给二阶差分输入级的第一输入端；且为二阶差分输入级的第二输入端提供一个参考电压；仪表放大器电路中的第二级包括一个电平转移级；仪表放大器电路的参考电压电路中第一级二阶输入端连接到差分反馈级的一个输入端；仪表放大器电路中的差分输入级包括第一和第二电路，第一和第二电路分别耦合到差分输入级的第一和第二输入端，第一和第二电路包括一个三极管和一个耦合到三极管的发射极的电流源，其中，电流-电压转换器耦合在三极管的集电极和一个电源电压之间，仪表放大器电路还包括一个发射极电阻，且发射极电阻耦合在第一电路三极管的发射极和第二电路三极管的发射极之间。 

7.根据权利要求6所述的前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，其特 征是：仪表放大器电路中的参考电压电路的一个分支电路包含一个三极管，三极管基极耦合到差分输入级的第一个输入端，电流源耦合到三极管的发射极，电流-电压转换器耦合在三极管的集电极和电源电压之间，三极管集电极耦合到参考电压电路的输出端；仪表放大器电路中的差分跨导反馈级包括第三和第四电路，且其分别耦合到差分反馈级的参考和反馈输入端，第三和第四电路包括一个三极管和一个耦合到三极管发射极的电流源，其中，差分输入级的电流-电压转换器耦合在三极管的集电极和第一电源电压之间，仪表放大器电路还包括一个发射极电阻，且发射极电阻耦合在第三电路三极管的发射极和第四电路三极管的发射极之间；仪表放大器电路中的参考电压电路还包括另一分支电路，该分支电路包含一个三极管，该三极管的基极耦合到差分反馈跨导级的参考输入端，一个电流源耦合到三极管的发射极，电流-电压转换器耦合到第一分支电路的参考电压电路，该参考电压电路耦合在三极管的集电极和电源电压之间，且三极管的集电极耦合到参考电压电路的输出端；仪表放大器电路的参考电压电路中第一和第二分支电路电流-电压转换器包括一个共同的电阻。 

8.根据权利要求7所述的前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，其特征是：仪表放大器中第一电路中差分输入级的电流-电压转换器和第三电路中差分跨导反馈级包括一个具有相同阻值的电阻器，且该电阻阻值与参考电压电路的第一和第二分支电路的电流-电压转化器的电阻值大约相等；仪表放大器电路中第一分支参考电压电路中三极管的基极耦合到第一电路差分输入级中三极管的基极；仪表放大器电路中参考电压电路第二分支三极管的基极耦合到第三电路差分反馈跨导级中三极管的基极；仪表放大器电路中，参考电压电路中电流源三极管的基极、差分跨导输入级的第一、第二、第三和第四电路和差分跨导的反馈级被同一个偏执电压所偏置；仪表放大器电路中差分输入级的第一输入 端包括一个仪表放大器的反相输入端；仪表放大器电路中的差分输入级包括第一和第二电路，第一和第二电路分别耦合到仪表放大器的正向和反向输入端，第一和第二电路包括一个三极管和耦合到三极管发射极的电流源，第一电路的电流源包括一个具有集电极-基极电容和集电极-衬底电容的电流源三极管，仪表放大器电路还包括一个电容，该电容耦合在仪表放大器同相输入端和第一电路电流源三极管的发射极之间，来导通电流，且对第一电路电流源三极管的基极-集电极和集电极-衬底电容上充电和放电的电压变化做出响应。 

9.根据权利要求1所述的前馈补偿放大器中的精确参考电压发生器，其特征是：在放大器电路中，差分放大器电路包括一个差分输入级，一个具有第一和第二差分输入的第二级，该第二级接收第一和第二电压信号分别耦合到差分输入级的同相和反相输入端以驱动第二级，连接外部元件来实现放大器电路，且提供第一和第二驱动电压信号给第二级的第一和第二输入，步骤包括： 

a、在差分输入级上产生的第一和第二差分集电极电流对同相和反相集成电路上的电压做出相应； 

b、提供差分集电极电流给相应的电流-电压转换器来产生一个信号和无直流成分的第一和第二差分电压； 

c、提供第一差分电压给第二级的第一输入端作为第一驱动电压信号，以产生一个参考电流对集成电路同相输入端的电压做出响应； 

d、提供参考电流给电流-电压转换器来产生一个大小基本等于第二差分电压的无直流成分的参考电压； 

e、提供参考电压给第二级的二阶输入作为二阶驱动电压信号。 

Images