專利名稱：具有可變偏壓點控制的ab類輸出級及其方法
技術領域：
本發明涉及一種AB類輸出級，具體地說，是一種具有可變偏壓點控 制的AB類輸出級及其方法。
背景技術：
圖1顯示典型的AB類輸出級10， AB類輸出級10用以驅動串聯在電 源Vcc及接地端GND之間的高位側晶體管MP及低位側晶體管MN以從 輸出端LX輸出電流給負載RL，其中晶體管MP及MN為大尺寸的晶體管， 在AB類輸出級10中，驅動器12提供輸出信號UH及UL分別驅動高位 側晶體管MP及低位側晶體管MN，驅動器12包括運算放大器14根據輸 入信號VB及輸出端LX上的電壓產生輸出信號UH及UL，偏壓源16及 18分別提供偏壓VOS1及VOS2以偏移輸出信號UH及UL的準位，偏壓 VOS1及VOS2將影響靜止(quiescent)電流及總諧波失真(Total Harmonic Distortion; THD)，靜止電流指在無負載RL時，電源Vcc所消耗的電流。 由于AB類輸出級10將驅動電阻負載RL,因此其必須同時考慮到交越 (crossover)失真、晶體管MP及MN造成的功率消耗以及回路的穩定性， 圖2顯示AB類輸出級10的操作區，其中X軸代表偏壓VOS1及VOS2， 左方的Y軸代表THD，右方的Y軸代表靜止電流IQ,曲線20表示THD 與偏壓VOS1及VOS2之間的關系，曲線22表示靜止電流IQ與偏壓VOS1 及VOS2之間的關系，由曲線20及22可看出，當偏壓VOSl及VOS2增加時，THD越小但靜止電流1Q越大，反之，THD越大，靜止電流IQ越 小，而以虛線圈起來的部分則是偏壓VOSl及VOS2的理想設計區24，在 此設計區24中有較低的靜止電流IQ及較佳的THD效能，然而，偏壓VOS1 及VOS2有可能因對制程變化而偏離設計區24，因此需要一種方法來對抗 制程變化讓偏壓VOS1及VOS2回到目標的設計區24。
Johnson在美國專利第5,481,213號提出一種"功率放大器輸出級的跨 導保護電路(cross-conduction prevention circuit for power amplifier output stage)"來得到最佳的THD效能以及適當的靜止電流，然而，Johnson的 方法需要增加一組控制電路及一組替代(fill-in)電路，故電路較為復雜，而 且此兩組電路之間也會互相干擾，因而不易穩定，此外，在Johnson的電 路中，偏壓點是無法調整的，故無法修正制程飄移所造成的誤差。
因此己知的AB類輸出級存在著上述種種不便和問題。

發明內容
本發明的目的，在于提出一種具有可變偏壓點控制的AB類輸出級及 其方法。
為實現上述目的，本發明的技術解決方案是
一種具有可變偏壓點控制的AB類輸出級，用以驅動一高位側晶體管 及一低位側晶體管，包括一驅動器， 一第一偏壓源， 一第二偏壓源和一控 制電路，其中，
所述驅動器，輸出一第一輸出信號及一第二輸出信號分別驅動所述高 位側及低位側晶體管；
所述第一偏壓源，用以提供一第一偏壓偏移所述第一輸出信號；所述第二偏壓源，用以提供一第二偏壓偏移所述第二輸出信號的準
位；
所述控制電路，用以調節所述第一及第二偏壓。
本發明的具有可變偏壓點控制的AB類輸出級還可以采用以下的技術 措施來進一步實現。
前述的具有可變偏壓點控制的AB類輸出級，其中所述驅動器包括一 運算放大器根據二輸入信號產生所述第一及第二輸出信號。
前述的具有可變偏壓點控制的AB類輸出級，其中所述控制電路包括
一第一電流源，提供一可變的第一電流；
一第二電流源，提供一可變的第二電流；
一第三電流源，提供一第三電流，所述第三電流與通過所述高位側晶 體管的電流具有比例關系；
一第四電流源，提供一第四電流，所述第四電流與通過所述低位側晶 體管的電流具有比例關系；
一邏輯電路，根據所述第一電流及第三電流的第一差值以及所述第二 電流及第四電流的第二差值產生一第三輸出信號調節所述第一及第二偏 壓。
前述的具有可變偏壓點控制的AB類輸出級，其中所述第三電流源包 括一與所述高位側晶體管的尺寸具有比例關系的晶體管。
前述的具有可變偏壓點控制的AB類輸出級，其中所述第四電流源包 括一與所述低位側晶體管的尺寸具有比例關系的晶體管。
前述的具有可變偏壓點控制的AB類輸出級，其中所述邏輯電路由所述第一差值及第二差值中選取其中之一作為所述第三輸出信號。
前述的具有可變偏壓點控制的ab類輸出級，其中所述邏輯電路包括 選取所述第一差值及第二差值中的最小值作為所述第三輸出信號。
一種ab類輸出級的可變偏壓點控制方法，其特征在于，包括下列步
驟
步驟一提供一第一偏壓及一第二偏壓分別偏移所述第一及第二輸出 信號的準位；
步驟二提供一可變的第一電流及一可變的第二電流； 步驟三提供一與通過所述高位側晶體管的電流具有比例關系的第三 電流；
步驟四提供一與通過所述低位側晶體管的電流具有比例關系的第四 電流；
步驟五根據所述第一電流與所述第三電流的第一差值及所述第二電 流與所述第四電流的第二差值產生一第三輸出信號調節所述第一及第二 偏壓。
本發明的具有可變偏壓點控制的ab類輸出級方法還可以采用以下的 技術措施來進一步實現。
前述的具有可變偏壓點控制的ab類輸出級方法，其中所述產生一第
三輸出信號的步驟包括由所述第一及第二差值中選取其中之一當作所述 第三輸出信號。
前述的具有可變偏壓點控制的ab類輸出級方法，其中所述由第一及 第二差值中選取其中之一當作所述第三輸出信號的步驟包括選取所述第一及第二差值中的最小值當作所述第三輸出信號。
采用上述技術方案后，本發明的具有可變偏壓點控制的AB類輸出級 具有以下優點
1. 由于一開始便將偏壓點設定較高或較低的位置，因此無需擔心制 程飄移的問題。
2. 只增加一組控制電路，故沒有互相干擾的問題，因此容易穩定。


圖1顯示典型的AB類輸出級；
圖2顯示圖1中AB類輸出級的操作區；
圖3顯示本發明的實施例；
圖4顯示圖3中AB類輸出級的操作區。
具體實施例方式
以下結合實施例及其附圖對本發明作更進一步說明。 現請參閱圖3，圖3顯示本發明的實施例，如圖所示，所述AB類輸 出級30中，驅動器32提供輸出信號UH及UL分別驅動串聯在電源Vcc 及接地端GND之間的高位側晶體管MP及低位側晶體管MN，所述驅動 器32包含一運算放大器34根據輸入信號Vin及節點LX上的電壓產生輸 出信號UH及UL，偏壓源36及38分別提供可變的偏壓V0S1及VOS2 來偏移輸出信號UH及UL的準位，控制電路40用以調節偏壓V0S1及 VOS2。在所述控制電路40中，晶體管MP2鏡射高位側晶體管MP上的電 流產生電流Idl，晶體管MN2鏡射低位側晶體管MN上的電流產生電流Id2，其中晶體管MP2與晶體管MP的尺寸具有比例關系，故電流Idl與 通過晶體管MP的電流也具有比例關系，同樣，晶體管MN2與晶體管MN 的尺寸也具有比例關系，因此，電流Id2與通過晶體管MN的電流具有比 例關系，邏輯電路46根據電流Idl與電流源42所提供的電流io的差值il 以及電流Id2與電流源44所提供的電流io的差值i2產生電流i3調節偏壓 VOS1及VOS2，其中電流源42及44所提供的電流io可以由外部調整。
再請參閱圖4，圖4顯示圖3中AB類輸出級的操作區，其中X軸代 表偏壓VOS1及VOS2或是電流io，左方的Y軸代表THD，右方的Y軸 代表靜止電流IQ，曲線50表示THD與偏壓VOS1及VOS2之間的關系， 曲線52表示靜止電流IQ與偏壓VOS1及VOS2之間的關系，區域B代表 理想的設計區。 一開始讓偏壓源36及38提供較大的偏壓VOS1及VOS2 以使偏壓點落在區域B右方的區域A中，因此，即使有制程飄移也能確保 偏壓點在區域B的右方，如圖4所示當偏壓點在區域A中時，具有較好的 THD效能，但晶體管MP及MN上的靜止電流IQ將較大，由于過大的靜 止電流IQ是不好的，故調節電流源42及44所提供的電流io使得偏壓點 由區域A移向區域B，較大的電流io將導致較大的靜止電流IQ以及較好 的THD效能，反之，較小的電流io將導致較小的靜止電流IQ以及較差的 THD效能。參照圖3，晶體管MP2上的電流Idl減去電流源42所提供的 電流io后產生電流il至邏輯電路46，晶體管MN2上的電流Id2減去電流 源44所提供的電流io后產生電流i2至邏輯電路46，邏輯電路46從電流 il及i2中選擇較小的電流作為電流i3以調節偏壓源36及38的偏壓VOS1 及VOS2，假如，電流il及i2都很大時，邏輯電路46所輸出的電流i3將很大，因而減少偏壓VOSl及VOS2,進而降低晶體管MP及MN上的靜 止電流IQ，電流Idl與電流Id2的比值也將變小，最后電流il、 i2、 i3及 io之間將達到平衡，因此改變電流io可以改變AB類輸出級30的偏壓點。 在此實施例中， 一開始系設定較大的偏壓V0S1及VOS2以使偏壓點落在 區域B右方的區域A中，在其它實施例中，也可以在一開始設定較小的偏 壓VOS1及VOS2以使偏壓點落在區域B的左方。
AB類輸出級30可以通過改變電流io來調整偏壓VOS1及VOS2，進 而讓偏壓點回到理想的設計區B，此外，由于一開始便將偏壓點設定g^高 或較低的位置，因此無需擔心制程飄移的問題，而且只增加一組控制電路 40故沒有互相干擾的問題，因此容易穩定。
以上實施例僅供說明本發明之用，而非對本發明的限制，有關技術領 域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種 變換或變化。因此，所有等同的技術方案也應該屬于本發明的范疇，應由 各權利要求限定。
組件符號說明
10 AB類輸出級
12 驅動器
14 運算放大器
16 偏壓源
18 偏壓源
20 THD與偏壓VOS1及VOS2之間的關系曲線
22 靜止電流IQ與偏壓VOS1及VOS2之間的關系曲線24 設計區
30 AB類輸出級
32 驅動器
34 運算放大器
36 偏壓源
38 偏壓源
40 控制電路
42 電流源
44 電流源
46 邏輯電路
50 THD與偏壓VOSl及VOS2之間的關系曲線
52 靜止電流IQ與偏壓VOSl及VOS2之間的關系曲線
1權利要求
1.一種具有可變偏壓點控制的AB類輸出級，用以驅動一高位側晶體管及一低位側晶體管，包括一驅動器，一第一偏壓源，一第二偏壓源和一控制電路，其特征在于，所述驅動器，輸出一第一輸出信號及一第二輸出信號分別驅動所述高位側及低位側晶體管；所述第一偏壓源，用以提供一第一偏壓偏移所述第一輸出信號；所述第二偏壓源，用以提供一第二偏壓偏移所述第二輸出信號的準位；所述控制電路，用以調節所述第一及第二偏壓。
2. 如權利要求1所述的AB類輸出級，其特征在于，所述驅動器包括 一運算放大器根據二輸入信號產生所述第一及第二輸出信號。
3. 如權利要求1所述的AB類輸出級，其特征在于，所述控制電路包括一第一電流源，提供一可變的第一電流； 一第二電流源，提供一可變的第二電流；一第三電流源，提供一第三電流，所述第三電流與通過所述高位側晶體管的電流具有比例關系；一第四電流源，提供一第四電流，所述第四電流與通過所述低位側晶 體管的電流具有比例關系；一邏輯電路，根據所述第一電流及第三電流的第一差值以及所述第二 電流及第四電流的第二差值產生一第三輸出信號調節所述第一及第二偏壓。
4. 如權利要求3所述的AB類輸出級，其特征在于，所述第三電流源 包括一與所述高位側晶體管的尺寸具有比例關系的晶體管。
5. 如權利要求3所述的AB類輸出級，其特征在于，所述第四電流源 包括一與所述低位側晶體管的尺寸具有比例關系的晶體管。
6. 如權利要求3所述的AB類輸出級，其特征在于，所述邏輯電路由 所述第一差值及第二差值中選取其中之一作為所述第三輸出信號。
7. 如權利要求6所述的AB類輸出級，其特征在于，所述邏輯電路包 括選取所述第一差值及第二差值中的最小值作為所述第三輸出信號。
8. —種AB類輸出級的可變偏壓點控制方法，其特征在于，包括下列 步驟步驟一提供一第一偏壓及一第二偏壓分別偏移所述第一及第二輸出 信號的準位；步驟二提供一可變的第一電流及一可變的第二電流； 步驟三提供一與通過所述高位側晶體管的電流具有比例關系的第三 電流；步驟四提供一與通過所述低位側晶體管的電流具有比例關系的第四 電流；步驟五根據所述第一電流與所述第三電流的第一差值及所述第二電流與所述第四電流的第二差值產生一第三輸出信號調節所述第一及第二偏壓。
9. 如權利要求8所述的可變偏壓點控制方法，其特征在于，所述產生一第三輸出信號的步驟包括由所述第一及第二差值中選取其中之一當 作所述第三輸出信號。
10.如權利要求9所述的可變偏壓點控制方法，其特征在于，所述由 第一及第二差值中選取其中之一當作所述第三輸出信號的步驟包括選取 所述第一及第二差值中的最小值當作所述第三輸出信號。
全文摘要
一種具有可變偏壓點控制的AB類輸出級，用以驅動一高位側晶體管及一低位側晶體管，包括一驅動器，一第一偏壓源，一第二偏壓源和一控制電路，其特征在于所述驅動器，輸出一第一輸出信號及一第二輸出信號分別驅動所述高位側及低位側晶體管；所述第一偏壓源，用以提供一第一偏壓偏移所述第一輸出信號；所述第二偏壓源，用以提供一第二偏壓偏移所述第二輸出信號的準位；所述控制電路，用以調節所述第一及第二偏壓。
文檔編號H03F3/45GK101577529SQ20081009900
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月9日 優先權日2008年5月9日
發明者莊朝炫 申請人:立锜科技股份有限公司