放大器的输出电路及AB类推挽放大器的输出电路 |
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| 申请号 | CN201510407633.9 | 申请日 | 2015-07-13 | 公开(公告)号 | CN105262445A | 公开(公告)日 | 2016-01-20 |
| 申请人 | 新唐科技股份有限公司; | 发明人 | 珍汉·奈兰德; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一AB类 推挽 放大器 的输出 电路 ，包含有一上迭接输出级以及一下迭接输出级。该上迭接输出级包含有 串联 于一正电源供应 节点 与一 输出节点 之间的一第一以及一第二P型金属 氧 化物 半导体 晶体管，该第一P型金属氧化物半导体晶体管用以接收一第一互补输入 信号 。该下迭接输出级包含有串联于一负电源供应节点与该输出节点之间的一第一以及一第二N型金属氧化物半导体晶体管，该第一N型金属氧化物半导体晶体管用以接收一第二互补 输入信号 。该输出电路更包含有一 偏压 电路，其用以将一第一偏压提供给该第二N型金属氧化物半导体晶体管的一栅极端以及将一第二偏压提供给该第二P型金属氧化物半导体晶体管的一栅极端。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种放大器的输出电路，包含有: |
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| 说明书全文 | 放大器的输出电路及AB类推挽放大器的输出电路技术领域背景技术[0002] 放大器电路在现代电子装置中随处可见。电子放大器将一个信号的功率及/或振幅(amplitude)放大。在许多实际应用中，功率放大器电路被用于一个系统的输出级(output stage)以驱动一外在装置。举例来说，在音频系统(audio system)中，输出功率放大器时常被使用来驱动一个外在的扩音器或手持电话。 [0004] A类放大器在整个输入信号周期中运作，使得输出信号为整个输入信号的一个放大版复制品，而没有任何被限幅(clipping)的部分。A类放大器是被用以实现小信号放大器(small-signal amplifier)的常用手段。在一A类电路中，放大装置操作在它的特性曲线的线性部分。由于此类装置总是处于运作状态，故不论是否有输入信号，A类电路都会从电源供应端汲取电力。因此，A类放大器往往是相对低效率的电路，尤其对于大功率装置而言更是如此。 [0005] 相较之下，B类放大器只会放大输入信号的周期的一半。也因此，其较容易导致信号失真(signal distortion)，但与A类放大器相比，其具有较佳的效率。这是由于放大元件在一半的周期内是处于关断(switched off)，使其在一半的时间之内是不消耗能量的。而使用B类放大器的其中一个应用是互补(complementary pair)或推挽式(push–pull)的电路配置。在这里，互补式装置被用以分别放大输入信号的两个相对的半周期(opposite halves)，之后这两个放大后的半周期会在输出端被重新组合在一起。这种安排会改进效能，但是需承受由于在两个半周期信号的接合处(joints)的不匹配所导致的缺陷，此不匹配的情况就是所谓的交越失真(crossover distortion)。一种改善前述缺陷的方式是藉由对装置偏压使得这两个装置不在使用中时皆不完全关断。而这样的信号运作模式即为所谓的AB类运作。 [0006] 在一个AB类运作中，和B类运作相似的，各个装置在信号周期的一半运作，但是这两个装置分别在另外一半的半周期内另外运作一小段信号区间。如此一来，当这两个装置所输出的波形被组合时，会产生较少的交越失真。此处，使两个主动元件分别运作超过一个半周期的时间，即是用以减少B类放大器的交越失真的手段。 [0007] 在某些应用中，会想要使用C类放大器，这类放大器处理少于输入信号的一半，且在输出端的失真度极高，然而其可以达到很高的效能。而C类放大器的其中一个应用即为射频发射器。 [0008] 音频放大器是一种放大低功率的音频信号以驱动扬声器的电子放大器。音频信号的频率通常介于20赫兹至20,000赫兹之间，也就是人类听觉的感知范围。在一个典型的音频系统中，音频放大器的前端通常具有一个低功率音频放大器，以处理一些诸如前置放大(pre-amplification)、等化、音调控制，混合/特效，或是像如唱盘、CD播放器和MP3串流等音频源的工作。音频系统用于公共广播系统、戏剧和音乐会扩声、家庭音响系统，以及手机和平板电脑等。个人电脑中的音效卡通常包含有数个音频放大器以做为各个立体声或家庭电影院系统。音频放大器通常需要满足严格的性能要求。在一些应用中，传送到音频放大器的输入信号可以被测量到只有几百微瓦(microwatt)，然而，其所输出的功率可以是几十或几百瓦。 [0009] 由于前述这些需求，AB类推挽电路在音频功率放大器中是一个很受欢迎的设计选项。即使音频放大器电路被广泛使用在许多应用中，其仍存在有许多限制。下述即为几个例子，图1A为一传统音频系统的一输出部分100的简化示意图。如图1A所示，一音频信号102输入一放大器104，其放大该音频信号并驱动一扬声器108。输出部分100的示意图为图1B，其中该放大器被显示为一前置放大器(preamplifier)105以及一个具有一个P型金属氧化物半导体(PMOS)驱动装置以及一个N型金属氧化物半导体(NMOS)驱动装置的互补金属氧化物半导体(CMOS)输出驱动电路106。扬声器108被显示为一个等效8欧姆的电阻负载。 [0010] 在某些AB类放大器中，会使用到一个迭接(cascode)输出级。迭接放大器通常具有一个共源极(common source)放大器作为一个被信号源驱动的输入级。而这个输入级驱动一个做为输出级的共栅极(common gate)放大器。这种迭接结构将提供一个潜在的更大的增益以及一个更大的频带宽度。它也同时让低电压装置因此得以使用在较高电压的电路中。此即为在输出级使用迭接的主要原因。 [0011] 图2所示为一传统推挽AB类迭接放大器的输出电路的电路图。如图2所示，输出电路200包含有一第一电源节点201以耦接至一正电源V0、一第二电源节点202以耦接至一负电源V1，以及一输出节点205。输出电路200更包含有串联于第一电源节点201与输出节点205之间的一第一P型金属氧化物半导体晶体管(PMOS transistor)P1以及一第二P型金属氧化物半导体晶体管P2。第一P型金属氧化物半导体晶体管P1的漏极(drain)与第二P型金属氧化物半导体晶体管P2的源极(source)耦接于节点207。输出电路200更包含有串联于输出节点205与负电源供应端202之间的一第一N型金属氧化物半导体晶体管N1与一第二N型金属氧化物半导体晶体管N2。第一N型金属氧化物半导体晶体管N1的漏极与第二N型金属氧化物半导体晶体管N2的源极耦接于节点208。第一输入节点In1耦接于第一P型金属氧化物半导体晶体管P1的栅极(gate)。第二输入节点In2耦接至第一N型金属氧化物半导体晶体管N1的栅极。在图2中，正电源V0与负电源V1连接至一接地端GND。由图2可看到第二P型金属氧化物半导体晶体管P2的栅极与第二N型金属氧化物半导体晶体管N2的栅极皆被一接地电压GND所偏压。 发明内容[0012] 由于观察到传统迭接放大器所遭受的各种限制，例如，传统迭接装置通常由一个相当于供应电压(或接地电压)的一半(halfway)的固定电压所偏压。这些迭接装置对于静态操作与小输出信号而言很适当。然而，这种配置将只能用以在装置具有一个高于一半最大电压摆幅(maximum voltage swing)的击穿电压时处理大信号。而这种限制是不受欢迎的，因为具有较高击穿电压的装置往往需要更复杂的工艺和更高的成本。因此，急需提供一种使用具有低击穿电压的装置，但能容许高操作电压范围的迭接放大器设计。 [0013] 本发明的一实施例提供一种方法，其是依据输出电压提供偏压至迭接晶体管，以保护AB类输出级的输出装置。根据本发明的实施例，其提供一放大器的一输出电路，其包含有一用以耦接至一正电源的第一电源节点，一用以耦接至一负电源的第二电源节点，以及一输出节点。该输出电路更包含有串联于该第一电源节点与该输出节点之间的一第一P型金属氧化物半导体晶体管(PMOS transistor)以及一第二P型金属氧化物半导体晶体管，以及串联于该输出节点与该第二电源节点之间的一第一N型金属氧化物半导体晶体管(NMOS transistor)以及一第二N型金属氧化物半导体晶体管。该输出电路更包含有一耦接至该第一P型金属氧化物半导体晶体管的一栅极的第一输入端，以及一耦接至该第一N型金属氧化物半导体晶体管的一栅极的第二输入端。此外，输出电路具有耦接于该输出节点以及一接地节点GND的一分压器，该分压器包含有连接于一第一节点的一第一电阻以及一第二电阻。该输出电路更包含有两个源极随耦器。其中一第一源极随耦器包含有一第三P型金属氧化物半导体晶体管，该第三P型金属氧化物半导体晶体管具有耦接至该第一节点的一栅极，以及耦接至该第二N型金属氧化物半导体晶体管的一栅极的一源极。而第二源极随耦器，包含有一第三N型金属氧化物半导体晶体管，该第三N型金属氧化物半导体晶体管具有耦接至该第一节点的一栅极，以及耦接至该第二P型金属氧化物半导体晶体管的一栅极的一源极。 [0014] 于前述输出电路的一实施例，该第一P型金属氧化物半导体晶体管用以接收一第一输入信号，而该第一N型金属氧化物半导体晶体管用以接收一第二输入信号。 [0015] 在一实施例中，于该第二N型金属氧化物半导体晶体管的该栅极的一偏压，用以追随该输出节点的一电压。 [0016] 在一实施例中，该第一N型金属氧化物半导体晶体管的一漏极电压由该第一电阻与该第二电阻的电阻值以及该第三P型金属氧化物半导体晶体管以及该第二N型金属氧化物半导体晶体管的临界电压所决定。 [0017] 在一实施例中，该第一N型金属氧化物半导体晶体管的特征在一于运作时低于一第一电压限的漏极至源极(drain-to-source)电压。 [0018] 在一实施例中，于该第二P型金属氧化物半导体晶体管的该栅极的一偏压用以追随该输出节点的一电压。 [0019] 在一实施例中，该第一P型金属氧化物半导体晶体管的一漏极电压由该第一电阻与该第二电阻的电阻值以及该第三N型金属氧化物半导体晶体管以及该第二P型金属氧化物半导体晶体管的临界电压所决定。 [0020] 在一实施例中，该第一P型金属氧化物半导体晶体管的特征在一于运作时低于一第二电压限的漏极至源极电压。 [0021] 在一实施例中，于该第二N型金属氧化物半导体晶体管的该栅极的一偏压用以追随该输出节点的一电压。 [0022] 根据本发明的另一实施例，其提供一种AB类推挽放大器的输出电路，包含有:一上迭接输出级，其具有串联于一正电源供应节点与一输出节点之间的一第一P型金属氧化物半导体晶体管以及一第二P型金属氧化物半导体晶体管，其中该第一P型金属氧化物半导体晶体管用以接收一第一互补输入信号。输出电路更具有一下迭接输出级，其具有串联于一负电源供应节点以及该输出节点之间的一第一N型金属氧化物半导体晶体管以及一第二N型金属氧化物半导体晶体管，其中该第一N型金属氧化物半导体晶体管用以接收一第二互补输入信号。输出电路更具有一偏压电路，其具有一分压器以及两个源极随耦器。该分压器耦接至该输出节点，以提供一相关于该输出节点的一电压的第一电压信号。一第一源极随耦器，耦接以接收该第一电压信号并用以提供一第一偏压至该下迭接输出级中的该第二N型金属氧化物半导体晶体管的一栅极。一第二源极随耦器，耦接以接收该第一电压信号并用以提供一第二偏压至该上迭接输出级中的该第二P型金属氧化物半导体晶体管的一栅极。 [0023] 在前述输出电路的一实施例，该第一源极随耦器包含有一第三P型金属氧化物半导体晶体管，该第三P型金属氧化物半导体晶体管具有耦接至该分压器的一第一节点的一栅极，以及耦接至该第二N型金属氧化物半导体晶体管的一栅极的一源极。 [0024] 在一实施例中，该第二源极随耦器包含有一第三N型金属氧化物半导体晶体管，该第三N型金属氧化物半导体晶体管具有耦接至该分压器的一第一节点的一栅极，以及耦接至该第二P型金属氧化物半导体晶体管的一栅极的一源极。 [0025] 在一实施例中，该第一N型金属氧化物半导体晶体管的特征在一于运作时低于一第一电压限的漏极至源极电压。 [0026] 在一实施例中，该第一P型金属氧化物半导体晶体管的特征在一于运作时低于一第二电压限的漏极至源极电压。 [0027] 根据本发明的另一实施例，其提供一种AB类推挽放大器的输出电路，其包含有一上迭接输出级以及一下迭接输出级。该上迭接输出级具有串联于一正电源供应节点与一输出节点之间的一第一P型金属氧化物半导体晶体管以及一第二P型金属氧化物半导体晶体管，该第一P型金属氧化物半导体晶体管用以接收一第一互补输入信号。该下迭接输出级具有串联于一负电源供应节点以及该输出节点之间的一第一N型金属氧化物半导体晶体管以及一第二N型金属氧化物半导体晶体管，该第一N型金属氧化物半导体晶体管用以接收一第二互补输入信号。输出电路更包含一偏压电路，用以提供一第一偏压至该第二N型金属氧化物半导体晶体管的一栅极以及提供一第二偏压至该第二P型金属氧化物半导体晶体管的一栅极，该第一偏压与该输出电压成正比。 [0028] 在前述输出电路的一实施例，该偏压电路具有一耦接至该输出节点的分压器，用以提供一正比于该输出节点的电压的第一电压信号。偏压电路更包含有一第一源极随耦器，其耦接以接收该第一电压信号并用以提供该第一偏压至该第二N型金属氧化物半导体晶体管的该栅极。偏压电路更具有一第二源极随耦器，其耦接以接收该第一电压信号并用以提供该第二偏压至该第二P型金属氧化物半导体晶体管的该栅极。 [0029] 在一实施例中，该第一源极随耦器包含有一第三P型金属氧化物半导体晶体管，其具有耦接至该分压器的一第一节点的一栅极，以及耦接至该第二N型金属氧化物半导体晶体管的一栅极的一源极。 [0030] 在一实施例中，该第二源极随耦器包含有一第三N型金属氧化物半导体晶体管，其具有耦接至该分压器的一第一节点的一栅极，以及耦接至该第二P型金属氧化物半导体晶体管的一栅极的一源极。 [0031] 在一实施例中，该第一N型金属氧化物半导体晶体管的特征在一于运作时低于一第一电压限的漏极至源极电压。 [0033] 图1A为一传统音频系统的一输出部分的简化示意图； [0034] 图1B为另一传统音频系统的一输出部分的简化示意图； [0035] 图2所示为一传统推挽AB类迭接放大器的输出电路的电路图； [0036] 图3为图2的输出电路中不同电路节点的电压的示意图； [0037] 图4为图2的输出电路中不同电路节点的电压的另一示意图； [0038] 图5为根据本发明的一实施例一输出电路的电路图； [0039] 图6所示为根据本发明的一实施例图5中输出电路的不同电路节点的电压示意图；以及 [0040] 图7所示为根据本发明的一实施例当输出电压变化时图5中输出电路的不同电路节点的电压示意图。 [0041] 附图符号说明： [0042] 100：输出部分 [0043] 102：音频信号 [0044] 104：放大器 [0045] 105：前置放大器 [0046] 106：互补金属氧化物半导体输出驱动电路 [0047] 108：扬声器 [0048] 200：输出电路 [0049] 201：第一电源节点 [0050] 202：第二电源节点 [0051] 205：输出节点 [0052] 207：节点 [0053] 208：节点 [0054] 301：曲线 [0055] 307：曲线 [0056] 407：曲线 [0057] 500：输出电路 [0058] 501：节点 [0059] 502：节点 [0060] 505：输出节点 [0061] 507：节点 [0062] 508：节点 [0063] 510：分压器 [0064] 515：第一内部分压节点 [0065] 520：第一源极随耦器 [0066] 522：源极 [0067] 530：第二源极随耦器 [0068] 532：源极 [0069] 601：曲线 [0070] 603：曲线 [0071] 605：曲线 [0072] 607：曲线 [0073] 706：曲线 [0074] 708：曲线 [0075] P1：晶体管 [0076] P2：晶体管 [0077] P3：晶体管 [0078] P4：晶体管 [0079] N1：晶体管 [0080] N2：晶体管 [0081] N3：晶体管 [0082] N4：晶体管 [0083] GND：接地节点 [0084] R1：电阻 [0085] R2：电阻 [0086] R3：电阻 [0087] R4：电阻 [0088] C1：电容 [0089] C2：电容 [0090] V0：正电源 [0091] V1：负电源 [0092] In1：输入节点 [0093] In2：输入节点 具体实施方式[0094] 在一具有一电荷泵以产生一负供应电压的音频系统中，用以驱动如线性输出、手持电话、耳机等输出的放大器，其输出晶体管之间的跨压可能比这些输出晶体管的击穿电压来的高。堆迭(stacking)，或称迭接(cascoding)装置可有助于使得电路更加强健。如图2所示以及如前所述，传统迭接装置常被一个在供应电压(或接地电压)中间的(halfway)的一个固定电压所偏压。这些迭接装置对于静态操作与小输出信号而言也许适当。然而，当处理的信号是大信号时，装置的跨压将高于晶体管的击穿电压极限，使得装置需耗费更多的成本以具备较高的击穿电压。 [0095] 图3为图2的输出电路200中不同电路节点的电压的示意图。在图3中，纵轴显示了在不同电路节点的电压的大小，而横轴显示图2的输出电路200中的输入电压。在此例中，正供应电压可为2伏特，而负供应电压则为负2伏特。图3显示了当放大器的增益被设为1，且放大器的输入由负2伏特改变至2伏特时，电路中的电压情形。在此例中，晶体管具有一个2伏特的源极-漏极电压极限。曲线301显示了图2的输出节点205的电压，原则上，其可在负2伏特至2伏特间变化。曲线307显示N型金属氧化物半导体晶体管N1的漏极(即节点208)的电压，其也同时为N型金属氧化物半导体晶体管N2的源极的电压。可见N型金属氧化物半导体晶体管N2的源极-漏极电压降可以高达2.25伏特，高于规格所要求的2伏特源极-漏极电压。 [0096] 图4为图2的输出电路200中不同电路节点的电压的另一示意图。图4与前述的图3近似，但是聚焦在图2中的P型迭接金属氧化物半导体晶体管P1与P2。在图4中，纵轴显示了在不同电路节点的电压的大小，而横轴显示了当AB类放大器的增益被设为1时图2的输出电路200中的输入电压。曲线301显示了图2的输出节点205的电压，原则上，其可在负2伏特至2伏特间变化。曲线407显示P型金属氧化物半导体晶体管P1的漏极(即节点207)的电压，其也同时为P型金属氧化物半导体晶体管P2的源极的电压。可见P型金属氧化物半导体晶体管P2的源极-漏极电压降可以高达2.47伏特，高于规格所要求的 2伏特源极-漏极电压。 [0097] 由此可看出在传统输出电路，迭接晶体管的源极-漏极电压时常无法维持在晶体管的装置规格范围内。本发明的实施例提供一种方法，其是依据输出电压提供偏压至迭接晶体管，以使得迭接晶体管的跨压于运作中维持在电压规格中，以保护AB类输出级的输出装置。在一实施例中，偏压电路包含有连接至放大器的输出的分压器，以及两个连接于分压器以及两迭接晶体管之间的源极随耦器。后下将叙述一实施例。 [0098] 图5为根据本发明的一实施例中一输出电路500的电路图。如图5所示，输出电路500包含有第一电源节点501以耦接至一正电源V0，第二电源节点502以耦接至一负电源V1，以及一输出节点505。输出电路500更包含有串联于正电源供应节点501以及输出节点505之间的第一P型金属氧化物半导体晶体管P1以及第二P型金属氧化物半导体晶体管P2。晶体管P1的漏极以及晶体管P2的源极连接于节点507。输出电路500更包含有串联于输出节点505以及负电源供应节点502之间的第一N型金属氧化物半导体晶体管N1与第二N型金属氧化物半导体晶体管N2。晶体管N1的漏极与晶体管N2的源极连接于节点508。第一输入节点In1耦接至第一P型金属氧化物半导体晶体管P1的栅极。第二输入节点In2耦接至第一N型金属氧化物半导体晶体管N1的栅极。分压器510耦接至输出节点 505，且其包含有第一电阻R1与第二电阻R2。第一电阻R1与第二电阻R2连接于第一内部分压节点515。输出电路500更包含有第一源极随耦器520，其包含有第三P型金属氧化物半导体晶体管P3，而第三P型金属氧化物半导体晶体管P3具有一栅极耦接至第一内部分压节点515，以及一源极522耦接至第二N型金属氧化物半导体晶体管N2的栅极以提供一偏压。输出电路500更包含有一第二源极随耦器530，其包含有一第三N型金属氧化物半导体晶体管N3，第三N型金属氧化物半导体晶体管N3具有一栅极耦接至第一内部分压节点515以及一源极532耦接至第二N型金属氧化物半导体晶体管N2的栅极以提供一偏压。 [0099] 如图5所示，P型金属氧化物半导体晶体管P1与P2的基极节点耦接至正电源节点501。N型金属氧化物半导体晶体管N1与N2的基极节点耦接至负电源节点502。源极随耦器的P型金属氧化物半导体晶体管P3具有一基极节点耦接至其源极。相似的，源极随耦器 530的N型金属氧化物半导体晶体管N3具有一基极节点耦接至其源极。在图5中，输入节点In1经由串联的电阻R3与电容C1耦接至输出节点505。相似的，输入节点In2经由串联的电阻R4与电容C2耦接至输出节点505。 [0100] 在图5中，正电源V0连接于正电源节点501以及一接地节点GND之间，且负电源V1连接于接地节点GND以及一负电源节点502之间。源极随耦器520更包含有一负载装置P型金属氧化物半导体晶体管P4耦接至P型金属氧化物半导体晶体管P3。P型金属氧化物半导体晶体管P4具有一栅极连接至接地节点GND，以及连接至正电源节点501的一源极和一基极。源极随耦器530更包含有一负载装置N型金属氧化物半导体晶体管N4耦接至N型金属氧化物半导体晶体管N3。N型金属氧化物半导体晶体管N4具有一栅极连接至接地节点GND，以及连接至负电源节点502的一源极和一基极。 [0101] 在一实施例中，图5的输出电路500可被用作一AB类放大器的输出装置。输入节点In1与In2用以接收诸如音频输入信号等信号的输入信号，并将此输入信号提供给迭接输出晶体管P1、P2、N1以及N2。如图5所示，晶体管P1与N2的偏压由偏压电路所生，且这些偏压相依于输出节点505的输出电压。偏压电路包含有连接至放大器的输出的分压器510，以及两个连接于分压器510以及两个迭接晶体管P2和N2之间的源极随耦器520与 530。此处，分压器510可使输出电压的一部份(fraction)作为偏压。此外，源极随耦器可提供偏压电路中的阻隔器。 [0102] 在一些实施例中，晶体管P3和N3的漏极耦接至接地节点GND以提供迭接晶体管P2和N2更高的栅极-源极电压Vgs。在其他实施例中，晶体管P3和N3的漏极并不一定要耦接至接地节点GND。 [0103] 图6所示为根据本发明的一实施例图5中输出电路500的不同电路节点的电压示意图。在图6中，纵轴显示了在不同电路节点的电压的大小，而横轴显示了当AB类放大器的增益被设为1时图5的输出电路500中的输入电压。在此例中，正供应电压可为2伏特，且负供应电压可为负2伏特。在本实施例中，晶体管具有2伏特的源极-漏极电压极限。曲线601显示输出节点505的电压，其可在负2伏特至2伏特间变化。然而，在本实施例中，一箝位电路(clamping circuit)(未显示于图5)可避免输出电压达到在图的两端的2伏特和负2伏特的极限。在图5中，曲线603显示了分压器510的第一内部分压节点515的电压，其透过电阻R1和R2，以跟随曲线601，曲线601即为输出节点505的电压。曲线605显示了图5中N型金属氧化物半导体晶体管N2的栅极电压。可看出迭接晶体管N2的栅极偏压(如曲线605所示)跟随着分压器510的第一内部分压节点515的电压，第一内部分压节点515的电压则跟随着曲线601。曲线607显示了N型金属氧化物半导体晶体管N1的漏极(即节点508)的电压，其同为N型金属氧化物半导体晶体管N2的源极的电压。可看出N型金属氧化物半导体晶体管N1的漏极(即节点508)一直维持在0伏特以下。如此将使得N型金属氧化物半导体晶体管N1的漏极电压维持在负2伏特与0伏特之间。据此，N型金属氧化物半导体晶体管N1的源极-漏极电压降维持在2伏特以下，因此符合规格所需的2伏特的源极-漏极电压。此外，N型金属氧化物半导体晶体管N2的源极-漏极电压降，其为曲线601与607之间的电压，也同样维持在2伏特之内。 [0104] 参照图5的电路图以及图6的电压图可知，N型金属氧化物半导体晶体管N1的漏极电压(如曲线607所示)与N型金属氧化物半导体晶体管N2的源极电压相同，其低于N型金属氧化物半导体晶体管N2的栅极电压一个N型金属氧化物半导体晶体管N2的栅极-源极电压。由图5可知，晶体管N2的栅极偏压由分压器510的第一内部分压节点515与源极随耦器520的P型金属氧化物半导体晶体管P3栅极-源极电压之间的差值所得出。晶体管的栅极-源极电压则与其临界电压相关，而第一内部分压节点515的电压是经由分压器510由输出节点505的输出电压所得出。因此，在本发明的实施例中，迭接N型金属氧化物半导体晶体管N2的漏极电压可由分压器的电阻R1与R2、N型金属氧化物半导体迭接晶体管N2的临界电压以及源极随耦器520的P型金属氧化物半导体晶体管P3临界电压所得出。藉由选择恰当的电阻R1与R2的电阻值、以及晶体管N2和P3的临界电压，可使晶体管N1和N2的栅极-源极电压降维持在一个所需的电压规格之内。另外，藉由偏压电路的一源极随耦器可隔绝迭接晶体管的栅极偏压与输出节点。 [0105] 请注意到，在图6中，代表N型金属氧化物半导体晶体管N2的栅极电压的曲线605不会低于接地电压。藉由一个电阻负载，当输出电压接近负供应电源轨(negative supply rail)时，N型金属氧化物半导体晶体管N1与N2将必须吸收大电流。晶体管的导通电阻值必须尽可能的小。因此，N2的栅极电压被箝位于接地电压，而并不会跟随输出电压(如曲线601所示)至负电压范围。 [0106] 图7所示为根据本发明的一实施例当输出电压变化时图5中输出电路的不同电路节点的电压示意图。图7与前述的图6相似，但是聚焦于P型迭接金属氧化物半导体晶体管P1与P2。在图7中，纵轴显示了在不同电路节点的电压的大小，而横轴显示了当AB类放大器的增益被设为1时图5的输出电路中的输入电压。同样地，正供应电压为2伏特，而负供应电压为负2伏特。晶体管具有2伏特的源极-漏极电压极限。与图6中所绘示的内容相似，曲线601显示输出节点505的电压，而曲线603显示了分压器510的第一内部分压节点515的电压，其追随着曲线601，亦即输出节点505的电压。在图7中，曲线706显示了图5的P型金属氧化物半导体晶体管P2的栅极偏压。可看出迭接晶体管P2的栅极偏压追随着分压器510的第一内部分压节点515的电压，而第一内部分压节点515的电压追随着曲线 601，输出节点505的电压。在图7中，曲线708代表P型金属氧化物半导体晶体管P1的漏极电压，其亦为P型金属氧化物半导体晶体管P2的源极处的电压。可看出P型金属氧化物半导体晶体管P1的漏极(即节点507)维持在0伏特以上。因此，P型金属氧化物半导体晶体管P1的漏极电压可维持在0伏特之上。据此，P型金属氧化物半导体晶体管P1的源极-漏极电压降维持在2伏特以下，因此符合规格所需的2伏特的源极-漏极电压。此外，P型金属氧化物半导体晶体管P2的源极-漏极电压降，其为曲线601与708之间的电压，也同样维持在2伏特之内。 [0107] 请注意到在图7中，代表P型金属氧化物半导体晶体管P2的栅极电压的曲线706，并不会高于接地电压。藉由一个电阻负载，当输出电压接近于正电源轨(positive supply rail)时，P型金属氧化物半导体晶体管P1与P2将必须输出大电流。晶体管P1与P2的导通电阻值必须尽可能的小。因此，P型金属氧化物半导体晶体管P2的栅极电压可以被箝位于接地电压，而并不会跟随输出电压(如曲线601所示)至高电压范围。 [0108] 与前述与图5相关的叙述相似的，藉由选择恰当的电阻R1与R2的电阻值、以及晶体管P2和N3的临界电压，于迭接晶体管P1的漏极-源极电压降可维持在一个所需的电压规格之内。 [0109] 因此，本发明的实施提供了一种方法，其是依据输出电压提供偏压至迭接晶体管，以保护AB类输出级的输出装置。在一实施例中，偏压电路包含有连接至放大器的输出的分压器，以及两个连接于分压器以及两迭接晶体管之间的源极随耦器。 |
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