TW201308885A

TW201308885A - 緩衝放大器

Info

Publication number: TW201308885A
Application number: TW100128867A
Authority: TW
Inventors: Jin-Fu Lin
Original assignee: Himax Tech Ltd
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-02-16

Abstract

一緩衝放大器包含有一第一、第二電晶體、一第一、第二電流源。該第一電晶體具有一閘極、第一、第二端點，其中該閘極端點、第二端點分別作為該緩衝放大器的一訊號輸入端以及一訊號輸出端；該第二電晶體具有一閘極、第一、第二端點，其中該第二電晶體之該閘極端點係耦接至該第一電晶體之該第二端點，該第二電晶體之該第二端點係耦接至該第一電晶體之該第一端點；該第一電流源耦接至該第一電晶體之該第二端點，且用以提供一第一電流；該第二電流源耦接至該第一電晶體之該第一端點以及該第二電晶體之該第二端點，且用以提供一第二電流。

Description

緩衝放大器

本發明係有關於一種緩衝放大器，尤指一種具有較佳線性度的緩衝放大器。

請參考第1圖，第1圖為習知緩衝放大器100的示意圖。如第1圖所示，緩衝放大器100包含有兩個電晶體M1、M2，其中緩衝放大器100接收輸入訊號V_in並產生一輸出訊號V_out，而圖示的V_b為一偏壓值。在緩衝放大器100中，為了避免本體效應(body effect)，電晶體M1的基板必須要連接到源極，然而，如此一來，電晶體M1的汲極源極間電壓V_ds1則會隨著輸入訊號V_in變化，進而造成緩衝放大器100的輸出阻抗以及增益值也會隨著輸入訊號V_in變化，而嚴重影響到緩衝放大器100的線性度。

因此，本發明的目的之一在於提供一種緩衝放大器，其電晶體的汲極源極間電壓比較不會隨著輸入訊號而改變，以改善習知緩衝放大器之線性度不佳的問題。

依據本發明一實施例，一種緩衝放大器包含有一第一電晶體、一第二電晶體、一第一電流源以及一第二電流源。該第一電晶體具有一閘極端點、一第一端點以及一第二端點，其中該閘極端點係作為該緩衝放大器的一訊號輸入端，且該第二端點係耦接於該緩衝放大器的一訊號輸出端；該第二電晶體具有一閘極端點、一第一端點以及一第二端點，其中該第二電晶體之該閘極端點係耦接至該第一電晶體之該第二端點，該第二電晶體之該第二端點係耦接至該第一電晶體之該第一端點；該第一電流源耦接至該第一電晶體之該第二端點，且用以提供一第一電流；該第二電流源耦接至該第一電晶體之該第一端點以及該第二電晶體之該第二端點，且用以提供一第二電流。

請參考第2圖，第2圖為依據本發明一實施例之緩衝放大器200的示意圖。如第2圖所示，緩衝放大器200包含有電晶體M1、M2(於本實施例中，電晶體M1、M2為金氧半導體(Metal-Oxide Semiconductor，MOS))以及理想的電流源I1、I2，其中：電晶體M1的基板係連接到源極以避免本體效應；電晶體M2的閘極連接至電晶體M1的源極；電晶體M2的源極連接至電晶體M1的汲極；電晶體M2的汲極連接至操作電壓源；電流源I1耦接於電晶體M1的源極，且用以提供流經電晶體M1的電流；且電流源I2耦接於電晶體M1的汲極以及電晶體M2的源極，且所提供的電流等於流經電晶體M1、M2之電流的總和。

在緩衝放大器200的操作上，電晶體M1的閘極係作為緩衝放大器的一訊號輸入端，且用以接收一輸入訊號V_in，而電晶體M1的源極則作為緩衝放大器的一訊號輸出端，且用以輸出一輸出訊號V_out。假設輸入訊號V_in為(V_cm+ΔV)，則輸出訊號Vout為(V_cm+V_gs1+ΔV)，且此時電晶體M2的源極(亦即電晶體M1的汲極)的電壓會等於(V_cm+V_gs1-V_gs2+ΔV)，其中上述的V_cm為輸入訊號V_in的一直流電壓值，V_gs1為電晶體M1的閘極源極間電壓，V_gs2為電晶體M2的閘極源極間電壓。如上所述，電晶體M1的汲極源極間電壓V_ds1可以計算如下：V_ds1=(V_cm+V_gs1-V_gs2+ΔV)-(V_cm+V_gs1+ΔV)=-V_gs2，因此，電晶體M1的汲極源極間電壓V_ds1會等於電晶體M2的閘極源極間電壓V_gs2。由於流經電晶體M2的電流為一定值，因此，電晶體M2的閘極源極間電壓V_gs2可視為不會變動，因此，電晶體M1的汲極源極間電壓V_ds1也可視為一固定值，且緩衝放大器200會有較佳的線性度。

此外，雖然在第2圖中，電晶體M2的源極並未連接到基板，然而，於本發明之其他實施例中，電晶體M2之源極亦可連接至基板，這些設計上的變化均隸屬於本發明的範疇。

另外，在第2圖所示之實施例中，電晶體M1的源極係直接作為緩衝放大器200的訊號輸出端，然而，於本發明之其他實施例中，電晶體M1的源極並不一定要直接作為緩衝放大器200的訊號輸出端，而可經由其他電路耦接於緩衝放大器200的訊號輸出端。

於一實施例中，電流源I1、I2可以簡單地使用電晶體來實現，如第3圖所示，第3圖為依據本發明另一實施例之緩衝放大器300的示意圖。第3圖所示的與緩衝放大器300第2圖所示的緩衝放大器200類似，所差異僅在於電流源I1是以電晶體M3來實現，而電流源I2是以電晶體M4來實現。於緩衝放大器300中，V_b1、V_b2為一偏壓值，且電晶體M4的輸出阻抗很大以作為一理想電流源。

於第2圖所示之緩衝放大器200中，電晶體M1為一P型金氧半導體(PMOS)，而電晶體M2為一N型金氧半導體(NMOS)，然而，於本發明之其他實施例中，電晶體M1、M2亦可分別使用NMOS以及PMOS來實現。請參考第4圖，第4圖為依據本發明另一實施例之緩衝放大器400的示意圖。如第4圖所示，緩衝放大器400包含有電晶體M1、M2(於本實施例中，電晶體M1、M2分別為NMOS以及PMOS)以及理想的電流源I1、I2，其中：電晶體M1的基板係連接到源極以避免本體效應；電晶體M2的閘極連接至電晶體M1的源極；電晶體M2的源極連接至電晶體M1的汲極；電晶體M2的汲極連接至地；電流源I1耦接於電晶體M1的源極，且用以提供流經電晶體M1的電流；且電流源I2耦接於電晶體M1的汲極以及電晶體M2的源極，且所提供的電流等於流經電晶體M1、M2之電流的總和。

參考上述有關於第2圖所示之緩衝放大器200的操作敘述，緩衝放大器400之電晶體M1的汲極源極間電壓V_ds1會等於電晶體M2的閘極源極間電壓V_gs2，因此，電晶體M1的汲極源極間電壓V_ds1可視為一固定值，且緩衝放大器400會有較佳的線性度。

簡要歸納本發明，於本發明之緩衝放大器中，其輸入端電晶體的汲極源極間電壓比較不會隨著輸入訊號而改變，因此，緩衝放大器可以具有較佳的線性度。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100、200、300、400．．．緩衝放大器

M1、M2、M3、M4．．．電晶體

I1、I2．．．電流源

第1圖為習知緩衝放大器的示意圖。

第2圖為依據本發明一實施例之緩衝放大器的示意圖。

第3圖為依據本發明另一實施例之緩衝放大器的示意圖。

第4圖為依據本發明另一實施例之緩衝放大器的示意圖。

200．．．緩衝放大器

M1、M2．．．電晶體

I1、I2．．．電流源

Claims

一種緩衝放大器，包含有：一第一電晶體，具有一閘極端點、一第一端點以及一第二端點，其中該閘極端點係作為該緩衝放大器的一訊號輸入端，且該第二端點係耦接於該緩衝放大器的一訊號輸出端；一第二電晶體，具有一閘極端點、一第一端點以及一第二端點，其中該第二電晶體之該閘極端點係耦接至該第一電晶體之該第二端點，該第二電晶體之該第二端點係耦接至該第一電晶體之該第一端點；一第一電流源，耦接至該第一電晶體之該第二端點，用以提供一第一電流；以及一第二電流源，耦接至該第一電晶體之該第一端點以及該第二電晶體之該第二端點，用以提供一第二電流。
如申請專利範圍第1項所述之緩衝放大器，其中該第一、第二電晶體為一金氧半導體(Metal-Oxide Semiconductor，MOS)，該第一電晶體之該第一、第二端點分別為汲極、源極端點，該第二電晶體之該第一、第二端點分別為汲極、源極端點，該第一電晶體為一N型金氧半導體(NMOS)與一P型金氧半導體(PMOS)中其一，且該第二電晶體為該N型金氧半導體與該P型金氧半導體中之另一。
如申請專利範圍第2項所述之緩衝放大器，其中該第一電晶體之該第二端點連接至該第二電晶體的基板。
如申請專利範圍第1項所述之緩衝放大器，其中流經該第一電晶體的電流等於該第一電流。
如申請專利範圍第1項所述之緩衝放大器，其中該第二電流等於流經該第一電晶體以及該第二電晶體之電流的總和。
如申請專利範圍第1項所述之緩衝放大器，其中該第二電晶體之該第一端點連接至一操作電壓或地。