电路系统专利检索-反相器变压器和转换设备专利检索查询-专利查询网

电路系统

阅读：666发布：2020-05-08

专利汇可以提供电路系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请公开了一种电路系统，包括运算放大电路，运算放大电路包括级联的N级运算放大单元，第1级运算放大单元的输入端为运算放大电路的输入端，第N级运算放大单元的输出端为运算放大电路的输出端；第i级运算放大单元的输出端与第i+1级运算放大单元的输入端相连接，为第i+1级运算放大单元提供输入信号；第N级运算放大单元的输出端分别与第1级至第N级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端之间存在反馈通路，以将第N级运算放大单元的输出信号输送到每级运算放大单元的输入端。本申请的电路系统，通过在运算放大电路中增加反馈通路，能够提升运算放大电路的环路增益，当驱动负载电路时，可抑制运算放大电路的非理想特性，提升性能。，下面是电路系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电路系统，其特征在于，包括运算放大电路，
所述运算放大电路包括级联的N级运算放大单元，每级运算放大单元包括输入端和输出端，第1级运算放大单元的输入端为所述运算放大电路的输入端，用于接收初始输入信号，第N级运算放大单元的输出端为所述运算放大电路的输出端，N大于或等于2；
第i级运算放大单元的输出端与第i+1级运算放大单元的输入端相连接，为所述第i+1级运算放大单元提供输入信号，i的取值为1，2，…，N-1；
所述第N级运算放大单元的输出端分别与所述第1级至所述第N级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端之间存在反馈通路，以将所述第N级运算放大单元的输出信号输送到每级运算放大单元的输入端；
其中，
所述运算放大电路为双输入单输出的运算放大电路，用于接收差分信号并驱动单端负载电路；
所述第N级运算放大单元包括运算放大器；
所述第N级运算放大单元还包括设置于反馈通路上的反相器，所述第N级运算放大单元中的所述反相器和所述运算放大器形成伪差分结构。
2.根据权利要求1所述的电路系统，其特征在于，所述电路系统还包括负载电路，所述运算放大电路的输出端与所述负载电路连接，用于驱动所述负载电路。
3.根据权利要求1所述的电路系统，其特征在于，第j级运算放大单元的输出端分别与所述第1级至所述第j级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端存在反馈通路，j的取值为1至N-1中的任意一个值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路系统，其特征在于，所述第1级运算放大单元的输入端分别与所述N级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端存在前馈通路。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电路系统，其特征在于，所述第j级运算放大单元的输出端与所述第j级运算放大单元之后的每级运算放大单元的输入端存在前馈通路，j的取值为1至N-1中的任意一个值。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的电路系统，其特征在于，所述前馈通路和所述反馈通路分别包括电阻、电容、晶体管和电子管中的至少一种。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的电路系统，其特征在于，第k级运算放大单元包括具有第一输入端、第二输入端和第一输出端的运算放大器，以及容量相等的第一电容和第二电容，k的取值为1至N中的任意一个值，第j级运算放大单元中的运算放大器还包括第二输出端，j的取值为1至N-1中的任意一个值，
其中，所述第j级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与所述第j级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过所述第一电容连接，所述第j级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端与所述第j级运算放大单元中的运算放大器的第二输出端之间通过所述第二电容连接；
所述第N级运算放大单元中的所述反相器与所述第二电容串联，所述第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与所述第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过所述第一电容连接，所述第N级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端与所述第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过串联的所述反相器和所述第二电容连接；
所述第1级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端和第二输入端用于接收所述初始输入信号；
第s级运算放大单元中还包括阻值相等的第一电阻和第二电阻，所述第s级运算放大单元中运算放大器的第一输入端与第s-1级运算放大单元中运算放大器的第一输出端之间通过所述第一电阻连接，所述第s级运算放大单元中运算放大器的第二输入端与所述第s-1级运算放大单元中运算放大器的第二输出端之间通过所述第二电阻连接，s的取值为2至N中的任意一个值。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的电路系统，其特征在于，第k级运算放大单元包括具有第一输入端、第二输入端和第一输出端的运算放大器，以及阻值相等的第三电阻和第四电阻，k的取值为1至N中的任意一个值，第j级运算放大单元中的运算放大器还包括第二输出端，j的取值为1至N-1中的任意一个值，
其中，所述第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端与所述第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端通过所述第三电阻连接，所述第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端还与所述第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端通过所述第四电阻以及所述第N级运算放大单元中的所述反相器连接；
所述第k级运算放大单元中的第三电阻、所述第k级运算放大单元中的第四电阻、所述反相器、所述第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端、所述第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与所述第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端形成反馈通路。
9.根据权利要求2所述的电路系统，其特征在于，所述负载电路的等效阻抗不大于1K欧姆。

说明书全文

电路系统

技术领域

[0001] 本申请涉及电路技术领域，并且更具体地，涉及一种电路系统。

背景技术

[0002] 运算放大器(Operational Amplifier)是模拟电路系统以及混合信号系统中的基本单元，一般用于进行运算、驱动等。目前，运算放大器的输出具有非理想特性，包括例如噪声、失真、失调等，会严重影响输出信号的质量，进而影响系统的性能。特别是当系统需要输出大功率或驱动重负载时，即系统需要有一定的功率或一定幅度输出时，具体例如应用于头戴式听筒(headphone)、耳机(earphone)、线路驱动器(line driver)等环境时，运算放大器的输出的失真、噪声等非理想特性会明显加重，严重影响运算放大器的性能。

[0003] 常规的用于驱动负载的运算放大电路多采用多级运算放大器级联的结构，在这种级联结构中，信号的非理想特性会逐级叠加、累积到输出级，当运算放大电路驱动重负载时(即当负载的等效阻抗小，运算放大电路输出的功率大时)，运算放大电路的非理想特性会表现的愈发严重。因此，亟需设计一种在结构上可抑制运算放大器的非理想特性的电路系统。发明内容

[0004] 本申请提供一种电路系统，可以抑制运算放大电路的非理想特性，能够提升电路系统的性能。

[0005] 第一方面，提供了一种电路系统，包括运算放大电路，该运算放大电路包括级联的N级运算放大单元，每级运算放大单元包括输入端和输出端，第1级运算放大单元的输入端为该运算放大电路的输入端，用于接收初始输入信号，第N级运算放大单元的输出端为该运算放大电路的输出端，N大于或等于2；第i级运算放大单元的输出端与第i+1级运算放大单元的输入端相连接，为该第i+1级运算放大单元提供输入信号，i的取值为1，2，…，N-1；该第N级运算放大单元的输出端分别与该第1级至该第N级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端之间存在反馈通路，以将该第N级运算放大单元的输出信号输送到每级运算放大单元的输入端。

[0006] 本申请的电路系统，通过在运算放大电路中增加反馈通路，能够提升运算放大电路的环路增益，当运算放大电路驱动负载电路时，可以抑制运算放大电路的非理想特性，从而提升电路系统的性能。

[0007] 在一种可能的实现方式中，该电路系统还包括负载电路，该运算放大电路的输出端与该负载电路连接，用于驱动该负载电路。

[0008] 在一种可能的实现方式中，第j级运算放大单元的输出端分别与该第1级至该第j级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端存在反馈通路，j的取值为1至N-1中的任意一个值。

[0009] 在一种可能的实现方式中，该第1级运算放大单元的输入端分别与该N级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端存在前馈通路。

[0010] 在一种可能的实现方式中，该第j级运算放大单元的输出端与该第j级运算放大单元之后的每级运算放大单元的输入端存在前馈通路，j的取值为1至N-1中的任意一个值。

[0011] 在一种可能的实现方式中，该前馈通路和该反馈通路分别包括电阻、电容、晶体管和电子管中的至少一种。

[0012] 在一种可能的实现方式中，第k级运算放大单元包括具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端的运算放大器，以及容量相等的第一电容和第二电容，k的取值为1至N中的任意一个值，其中，该第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与该第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过该第一电容连接，该第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端与该第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输出端之间通过该第二电容连接；该第1级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端和第二输入端用于接收该初始输入信号；该第s级运算放大单元中还包括阻值相等的第一电阻和第二电阻，该第s级运算放大单元中运算放大器的第一输入端与第s-1级运算放大单元中运算放大器的第一输出端之间通过该第一电阻连接，该第s级运算放大单元中运算放大器的第二输入端与该第s-1级运算放大单元中运算放大器的第二输出端之间通过该第二电阻连接，s的取值为2至N中的任意一个值。本可能的实现方式实现一种包括双输入双输出运算放大电路的电路系统。

[0013] 在一种可能的实现方式中，第k级运算放大单元包括具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端的运算放大器，以及阻值相等的第三电阻和第四电阻，k的取值为1至N中的任意一个值，其中，该第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端与该第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端通过该第三电阻连接，该第N级运算放大单元中的运算放大器的第二输出端与该第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端通过该第四电阻连接；该第k级运算放大单元中的第三电阻、该第k级运算放大单元中的第四电阻、该第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端、该第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端、该第N级运算放大单元中的运算放大器的第二输出端与该第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端形成反馈通路。本可能的实现方式实现一种双输入双输出的运算放大电路的反馈通路。

[0014] 在另一种可能的实现方式中，第k级运算放大单元包括具有第一输入端、第二输入端和第一输出端的运算放大器，以及容量相等的第一电容和第二电容，k的取值为1至N中的任意一个值，第j级运算放大单元中的运算放大器还包括第二输出端，j的取值为1至N-1中的任意一个值，其中，该第j级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与该第j级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过该第一电容连接，该第j级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端与该第j级运算放大单元中的运算放大器的第二输出端之间通过该第二电容连接；该第N级运算放大单元中还包括反相器，该反相器与该第二电容串联，该第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与该第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过该第一电容连接，该第N级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端与该第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过串联的该反相器和该第二电容连接；该第1级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端和第二输入端用于接收该初始输入信号；该第s级运算放大单元中还包括阻值相等的第一电阻和第二电阻，该第s级运算放大单元中运算放大器的第一输入端与第s-1级运算放大单元中运算放大器的第一输出端之间通过该第一电阻连接，该第s级运算放大单元中运算放大器的第二输入端与该第s-1级运算放大单元中运算放大器的第二输出端之间通过该第二电阻连接，s的取值为2至N中的任意一个值。本可能的实现方式实现一种包括双输入单输出运算放大电路的电路系统。

[0015] 在一种可能的实现方式中，第k级运算放大单元包括具有第一输入端、第二输入端和第一输出端的运算放大器，以及阻值相等的第三电阻和第四电阻，k的取值为1至N中的任意一个值，第j级运算放大单元中的运算放大器还包括第二输出端，j的取值为1至N-1中的任意一个值，其中，该第N级运算放大单元中还包括反相器，该第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端与该第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端通过该第三电阻连接，该第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端还与该第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端通过该第四电阻以及该反相器连接；该第k级运算放大单元中的第三电阻、该第k级运算放大单元中的第四电阻、该反相器、该第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端、该第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与该第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端形成反馈通路。本可能的实现方式实现一种双输入单输出的运算放大电路的反馈通路。

[0016] 在一种可能的实现方式中，该负载电路的等效阻抗不大于1K欧姆。附图说明

[0017] 图1是一种运算放大电路的结构图。

[0018] 图2是另一种运算放大电路的结构图。

[0019] 图3是另一种运算放大电路的结构图。

[0020] 图4是另一种运算放大电路的结构图。

[0021] 图5是本发明一个实施例的电路系统的结构图。

[0022] 图6是本发明一个实施例的电路系统的结构图。

[0023] 图7是本发明一个实施例的电路系统中的运算放大电路的结构图。

[0024] 图8是本发明另一个实施例的电路系统中的运算放大电路的结构图。

[0025] 图9是本发明又一个实施例的电路系统中的运算放大电路的结构图。

具体实施方式

[0026] 下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。

[0027] 图1是现有的一种运算放大电路的结构图。如图1所示，该运算放大电路采用N级运算放大器级联的结构。该运算放大电路包括第1级运算放大器，…，第N-1级运算放大器，第N级运算放大器。初始输入信号可以从输入(IN)端输入，第1级运算放大器为运算放大电路的输入级，第N级运算放大器为运算放大电路的输出级，最后输出信号可以从输出(OUT)端输出。其中，第1级运算放大器，…，第N-1级运算放大器，第N级运算放大器之间的通路可以认为是每一级的输出前馈到后一级的输入的前馈通路。输入端到第1级运算放大器之间的前馈系数为a1，第1级运算放大器到第2级运算放大器之间的前馈系数为a2，…，第N-1级运算放大器到第N级运算放大器之间的前馈系数为aN。其中，前馈系数是指前级信号通过前馈通路传递到后级时的放大倍数。

[0028] 图2是现有的一种基于图1的运算放大电路改进后的运算放大电路的结构图。图2示出的运算放大电路在图1示出的运算放大电路的基础上增加从输入端分别到每一级运算放大器的输入的前馈通路。其中，输入端到第1级运算放大器之间的前馈系数为b1，输入端到第2级运算放大器之间的前馈系数为b2，…，输入端到第N-1级运算放大器之间的前馈系数为bN-1，输入端到第N级运算放大器之间的前馈系数为bN。可以理解，这里a1＝b1。在现有的一些方案中，每一级运算放大器的输入到该级之后各级的运算放大器的输入之间还可以有前馈通路，具体如图2中的虚线所示，此处不再赘述。

[0029] 以N＝2为例，图3示出了现有的一种具体的运算放大电路的结构图。图3所示的运算放大电路为双输入双输出的运算放大电路。在图3中，输入信号接在第1级运算放大器A1的两个输入端，阻值相等的两个电阻R1和R2分别跨接在第1级运算放大器A1的两组输出端和输入端之间。第1级运算放大器A1的两个输出端分别经过阻值相等的两个电阻R3和R4连接到第2级运算放大器A2的两个输入端。阻值相等的两个电阻R5和R6分别跨接在第2级运算放大器A2的两组输出端和输入端之间，输出信号到第1级运算放大器A1的输入端没有反馈通路，输出信号到第2级运算放大器A2的输入端也没有反馈通路。

[0030] 仍以N＝2为例，图4示出了现有的另一种具体的运算放大电路的结构图。图4所示的运算放大电路为双输入单输出的运算放大电路。图4所示的运算放大电路的结构和图3所示的运算放大电路的结构非常类似，其差别为图3所示的第二级是双端输出，图4所示的第二级是单端输出。在图4中，输入信号接在第1级运算放大器A3的两个输入端，阻值相等的两个电阻R7和R8分别跨接在第1级运算放大器A3的两组输出端和输入端之间。第1级运算放大器A3的两个输出端分别经过阻值相等的两个电阻R9和R10连接到第2级运算放大器A4的两个输入端。电阻R11跨接在第2级运算放大器A4的输出端和一个输入端之间，电阻R12跨接在第2级运算放大器A4的另一个输入端和地之间，输出信号到第1级运算放大器A1的输入端没有反馈通路，输出信号到第2级运算放大器A2的输入端也没有反馈通路。

[0031] 图1至图4示出的级联结构的运算放大电路重，信号的非理想特性会逐级叠加、累积到输出级，严重影响运算放大电路的性能。

[0032] 基于上述问题，本发明实施例提供了一种电路系统。图5是本发明一个实施例的电路系统100的结构图。如图5所示，电路系统100包括运算放大电路110，运算放大电路110包括级联的N级运算放大单元，每级运算放大单元包括输入端和输出端，第1级运算放大单元的输入端为运算放大电路110的输入端，用于接收初始输入信号，第N级运算放大单元的输出端为运算放大电路110的输出端，N大于或等于2；第i级运算放大单元的输出端与第i+1级运算放大单元的输入端相连接，以为第i+1级运算放大单元提供输入信号，i的取值为1，2，…，N-1；第N级运算放大单元的输出端分别与第1级至第N级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端之间存在反馈通路，以将第N级运算放大单元的输出信号输送到每级运算放大单元的输入端。

[0033] 可选地，如图5所示，电路系统100中还可以包括负载电路120，运算放大电路110的输出端与负载电路120连接，用于驱动负载电路120。本发明实施例的电路系统100中的运算放大电路110尤其适用于驱动重负载的情况，例如，适用于负载电路120的等效阻抗不大于1K欧姆的情况。这是因为，用于驱动负载的运算放大电路在驱动重负载时，运算放大电路的非理想特性会急剧恶化，而本发明实施例的电路系统的运算放大电路由于增加了反馈通路，能够提升运算放大电路的环路增益，可以抑制运算放大电路的非理想特性，从而提升运算放大电路的性能。

[0034] 应理解，本发明实施例中负载电路简称负载，是指连接在电路中的电源(供电元件)的两端的，用电能进行工作的，由一个或多个电子元件组成的电路。

[0035] 还应理解，对于用于驱动负载的运算放大电路而言，其驱动的负载的等效阻抗越小，则负载越重，运算放大电路的输出功率大也越大。本发明实施例的电路系统100中的负载电路120的等效阻抗可以不大于1K欧姆。例如，负载电路120可以为负载头戴式听筒或负载耳机的音频电路，或者负载电路120可以为负载线路驱动器的电路。换而言之，本发明实施例的运算放大电路110可以用于输出大功率，具有驱动重负载的能力。

[0036] 如图5所示，该运算放大电路110包括级联的第1级运算放大单元，…，第N-1级运算放大单元，第N级运算放大单元。初始输入信号可以从运算放大电路110的输入(IN)端(即第1级运算放大单元的输入端)输入，第N级运算放大单元为运算放大电路110的输出级，最后输出信号可以从运算放大电路110的输出(OUT)端(即第N级运算放大单元的输出端)输出。
其中，第1级运算放大单元，…，第N-1级运算放大单元，第N级运算放大单元之间的通路可以认为是每一级的输出前馈到后一级的输入的前馈通路。运算放大电路110的输入端到第1级运算放大单元之间的前馈系数为a1，第1级运算放大单元到第2级运算放大单元之间的前馈系数为a2，…，第N-1级运算放大单元到第N级运算放大单元之间的前馈系数为aN。

[0037] 第N级运算放大单元的输出端(即运算放大电路110的输出端)分别与第1级至第N级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端之间存在反馈通路。运算放大电路110的输出端到第1级运算放大单元的输入端之间的反馈系数为c1，运算放大电路110的输出端到第N-1级运算放大单元的输入端之间的反馈系数为cN-1，…，运算放大电路110的输出端到第N级运算放大单元的输入端之间的反馈系数为cN。其中，反馈系数是指后级信号通过反馈通路传递到前级时的放大倍数。运算放大电路110将第N级运算放大单元的输出信号输送到每级运算放大单元的输入端，从而影响第i级运算放大单元的输出信号，进而影响运算放大电路110的输出信号。

[0038] 本发明实施例的电路系统，通过在运算放大电路中增加反馈通路，能够提升运算放大电路的环路增益，当运算放大电路驱动负载电路时，可以抑制运算放大电路的非理想特性，从而提升运算放大电路的性能。

[0039] 在本发明实施例中，可选地，前N-1级运算放大单元中的任意一级运算放大单元的输出端可以与该级之前的所有级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端存在反馈通路。假设该级为第j级运算放大单元，则第j级运算放大单元的输出端分别与第1级至第j级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端存在反馈通路，j的取值为1至N-1中的任意一个值。

[0040] 具体如图6所示，图6是本发明一个实施例的电路系统100中的运算放大电路110的结构图。在图6中，第1级至第N级运算放大单元的通路下方的虚线即为第1级至第N-1级运算放大单元中的任意一级运算放大单元的输出端与该级之前的所有级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端之间的反馈通路。应理解，前N-1级运算放大单元可以每一级运算放大单元与其之前的级之间有反馈通路，也可以只有若干级与其之前的级之间有反馈通路，本发明实施例对此不作限定。

[0041] 在本发明实施例中，可选地，如图6所示，第1级运算放大单元的输入端可以分别与N级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端存在前馈通路。具体而言，运算放大电路110的输入端到第1级运算放大器之间的前馈系数为b1，运算放大电路110的输入端到第2级运算放大器之间的前馈系数为b2，…，运算放大电路110的输入端到第N-1级运算放大器之间的前馈系数为bN-1，运算放大电路110的输入端到第N级运算放大器之间的前馈系数为bN。

[0042] 在本发明实施例中，可选地，如图6所示，前N-1级运算放大单元中的任意一级运算放大单元的输出端可以与该级之后的所有级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端存在前馈通路。假设该级为第j级运算放大单元，则第j级运算放大单元的输出端与第j级运算放大单元之后的每级运算放大单元的输入端存在前馈通路，j的取值为1至N-1中的任意一个值。

[0043] 具体如图6所示，第1级至第N级运算放大单元的通路上方的虚线即为第1级至第N-1级运算放大单元中的任意一级运算放大单元的输出端与该级之后的所有级运算放大单元的每级运算放大单元的输入端之间的前馈通路。应理解，前N-1级运算放大单元可以每一级运算放大单元与其之后的级之间有前馈通路，也可以只有若干级与其之前的级之间有前馈通路，本发明实施例对此不作限定。

[0044] 应理解，本发明各实施例中的前馈通路和反馈通路均可以通过无源通路如电阻和电容等实现，或通过有源通路如晶体管、电子管、运算放大器、反相器(运算放大器和反相器也可以通过晶体管和/或电子管实现)等实现，或通过无源通路和有源通路的组合等实现。换而言之，本发明各实施例中的前馈通路和反馈通路可以分别包括电阻、电容、晶体管和电子管中的至少一种，下文中将给出具体的例子。

[0045] 还应理解，本发明实施例的电路系统100中的运算放大电路110可以是双输入双输出的运算放大电路，也可以是双输入单输出的运算放大电路，下文将以N＝2为例，给出几种具体的运算放大电路110的结构。

[0046] 在一个具体的例子中，运算放大电路中的任意一级运算放大单元，例如第k级运算放大单元可以包括具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端的运算放大器，以及容量相等的第一电容和第二电容，k的取值为1至N中的任意一个值，其中，第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过第一电容连接，第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端与第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输出端之间通过第二电容连接；第1级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端和第二输入端用于接收初始输入信号；第s级运算放大单元中还包括阻值相等的第一电阻和第二电阻，第s级运算放大单元中运算放大器的第一输入端与第s-1级运算放大单元中运算放大器的第一输出端之间通过第一电阻连接，第s级运算放大单元中运算放大器的第二输入端与第s-1级运算放大单元中运算放大器的第二输出端之间通过第二电阻连接，s的取值为2至N中的任意一个值。

[0047] 由此，将各级运算放大单元相互级联在一起，形成了图5和图6中的第1级至第N级运算放大单元的通路，该通路可认为是一种前馈通路。

[0048] 在一个具体的例子中，运算放大电路中的任意一级运算放大单元，例如第k级运算放大单元可以包括具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端的运算放大器，以及阻值相等的第三电阻和第四电阻，k的取值为1至N中的任意一个值，其中，第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端与第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端通过第三电阻连接，第N级运算放大单元中的运算放大器的第二输出端与第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端通过第四电阻连接；第k级运算放大单元中的第三电阻、第k级运算放大单元中的第四电阻、第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端、第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端、第N级运算放大单元中的运算放大器的第二输出端与第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端形成反馈通路。

[0049] 由此，形成了图5和图6中的从运算放大电路的输出端至各级运算放大单元的输入端的反馈通路。

[0050] 图7是本发明一个具体实施例的电路系统中的运算放大电路的结构图。如图7所示的运算放大电路包括2级级联的运算放大单元，并且是双输入双输出的运算放大电路，其输出信号为差分信号，可以用于驱动全差分负载电路。在图7中，第1级运算放大单元中包括运算放大器A5和容量相等的第一电容C1和第二电容C2，输入信号接在运算放大器A5的两个输入端，第一电容C1和第二电容C2分别跨接在运算放大器A5的两组输出端和输入端之间。第2级运算放大单元中包括运算放大器A6和容量相等的第一电容C3和第二电容C4，第一电容C3和第二电容C4分别跨接在运算放大器A6的两组输出端和输入端之间。第2级运算放大单元中还包括阻值相等的第一电阻R15和第二电阻R16。运算放大器A5的两个输出端分别经过第一电阻R15和第二电阻R16连接到运算放大器A6的两个输入端。

[0051] 第1级运算放大单元中还包括阻值相等的第三电阻R13和第四电阻R14，输出信号经过第三电阻R13反馈到运算放大器A5的一个输入端，经过第四电阻R14反馈到运算放大器A5的另一个输入端。第2级运算放大单元中还包括阻值相等的第三电阻R17和第四电阻R18，输出信号经过第三电阻R17反馈到运算放大器A6的一个输入端，经过第四电阻R18反馈到运算放大器A6的另一个输入端。任意一级运算放大单元(第1级运算放大单元或第2级运算放大单元)的第三电阻、第四电阻、两个输入端，以及第2级运算放大单元的两个输出端形成反馈通路。

[0052] 下面详细分析图7示出的本发明实施例的运算放大电路的性能，以及图3示出的现有的运算放大电路的性能。图7和图3示出的运算放大电路均是双输入双输出的运算放大电路，因而在性能方面具有一定的可比性。

[0053] 首先进行符号说明。VOS5、VOS6、VOS1、VOS2为运算放大器A5、A6、A1、A2的失调电压，为运放A5、A6、A1、A2的等效输入噪声功率，为电阻R13(以及电阻R14)、R15(以及电阻R16)、R17(以及电
阻R18)、R1(以及电阻R2)、R3(以及电阻R4)、R5(以及电阻R6)的热噪声功率。分别为输入等效噪声功率和输出等效噪声功率。A51、A52、A53为运算放大器A5对输入信号一次项、二次项、三次项的放大倍数，A61、A62、A63为运算放大器A6对输入信号一次项、二次项、三次项的放大倍数，A11、A12、A13为运算放大器A1对输入信号一次项、二次项、三次项的放大倍数，A21、A22、A23为运算放大器A2对输入信号一次项、二次项、三次项的放大倍数。图7的运算放大电路的输入等效电阻记为Rin，c1、c2、c3为运算放大器A5与电容C1、C2和电阻R13、R14构成电路对输入信号一次项、二次项、三次项的放大倍数，d1、d2、d3为运算放大器A6与电容C3、C4和电阻R17、R18构成电路对输入信号一次项、二次项、三次项的放大倍数，T＝1+c1·A61为环路增益。

[0054] 经过推导得到图7和图3的两种运算放大电路的非理想特性，例如失调、噪声和谐波失真等特性，具体如表1所示。其中HD2为二阶失真，HD3为三阶失真。根据表1所示的结果，如果图7和图3所示的两种运算放大电路中对应的元件是完全相同的，即运算放大器A5与运算放大器A1、运算放大器A6与运算放大器A2、电阻R13与电阻R1、电阻R14与电阻R2、电阻R15与电阻R3、电阻R16与电阻R4、电阻R17与电阻R5、电阻R18与电阻R6对应相同，则图7示出的运算放大电路的失调小于现有方案的图3示出的运算放大电路。由于电阻R15、电阻R16、电阻R17与电阻R18与运放A6的噪声经过一阶整形，本图7示出的运算放大电路的噪声也小于现有方案的图3示出的运算放大电路。由于环路增益T＝1+c1·A61较大，图7示出的运算放大电路的失真会被环路增益衰减、再被环路增益造成的信号幅度减小再衰减，因此图7示出的运算放大电路的谐波失真噪声也优于现有方案的图3示出的运算放大电路。总之，图7示出的运算放大电路的非理想特性优于现有方案的图3示出的运算放大电路。

[0055] 表1图7和图3示出的运算放大电路的非理想特性对比

[0056]

[0057] 在另一个具体的例子中，运算放大电路中的任意一级运算放大单元，例如第k级运算放大单元可以包括具有第一输入端、第二输入端和第一输出端的运算放大器，以及容量相等的第一电容和第二电容，k的取值为1至N中的任意一个值，第j级运算放大单元中的运算放大器还包括第二输出端，j的取值为1至N-1中的任意一个值，其中，第j级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与第j级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过第一电容连接，第j级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端与第j级运算放大单元中的运算放大器的第二输出端之间通过第二电容连接；第N级运算放大单元中还包括反相器，反相器与第二电容串联，第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过第一电容连接，第N级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端与第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端之间通过串联的反相器和第二电容连接；第1级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端和第二输入端用于接收初始输入信号；第s级运算放大单元中还包括阻值相等的第一电阻和第二电阻，第s级运算放大单元中运算放大器的第一输入端与第s-1级运算放大单元中运算放大器的第一输出端之间通过第一电阻连接，第s级运算放大单元中运算放大器的第二输入端与第s-1级运算放大单元中运算放大器的第二输出端之间通过第二电阻连接，s的取值为2至N中的任意一个值。

[0058] 由此，将各级运算放大单元相互级联在一起，形成了图5和图6中的第1级至第N级运算放大单元的通路，该通路可认为是一种前馈通路。

[0059] 在一个具体的例子中，运算放大电路中的任意一级运算放大单元，例如第k级运算放大单元可以包括具有第一输入端、第二输入端和第一输出端的运算放大器，以及阻值相等的第三电阻和第四电阻，k的取值为1至N中的任意一个值，第j级运算放大单元中的运算放大器还包括第二输出端，j的取值为1至N-1中的任意一个值，其中，第N级运算放大单元中还包括反相器，第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端与第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端通过第三电阻连接，第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端还与第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端通过第四电阻以及反相器连接；第k级运算放大单元中的第三电阻、第k级运算放大单元中的第四电阻、反相器、第N级运算放大单元中的运算放大器的第一输出端、第k级运算放大单元中的运算放大器的第一输入端与第k级运算放大单元中的运算放大器的第二输入端形成反馈通路。

[0060] 由此，形成了图5和图6中的从运算放大电路的输出端至各级运算放大单元的输入端的反馈通路。

[0061] 图8是本发明另一个具体实施例的电路系统中的运算放大电路的结构图。如图8所示的运算放大电路包括2级级联的运算放大单元，并且是双输入单输出的运算放大电路，运算放大器A8与反相器I1构成了伪差分结构，可以用于驱动单端负载电路。在图8中，第1级运算放大单元中包括运算放大器A7和容量相等的第一电容C5和第二电容C6，输入信号接在运算放大器A7的两个输入端，第一电容C5和第二电容C6分别跨接在运算放大器A7的两组输出端和输入端之间。第2级运算放大单元中包括运算放大器A8和容量相等的第一电容C7和第二电容C8，第一电容C7跨接在运算放大器A8的输出端和一个输入端之间，第二电容C8跨接在运算放大器A8的输出端和另一个输入端之间。第2级运算放大单元中还包括阻值相等的第一电阻R21和第二电阻R22。运算放大器A7的两个输出端分别经过第一电阻R21和第二电阻R22连接到运算放大器A8的两个输入端。

[0062] 运算放大电路的输出端还设置有反相器I1，或者说第2级运算放大单元中还包括反相器I1。第1级运算放大单元中还包括阻值相等的第三电阻R19和第四电阻R20，输出信号经过第三电阻R19反馈到运算放大器A7的一个输入端(反向输入端)；输出信号经过反相器I1产生反向的输出信号，该反向的输出信号经过第四电阻R20反馈到运算放大器A7的另一个输入端(同向输入端)。第2级运算放大单元中还包括阻值相等的第三电阻R23和第四电阻R24，输出信号经过第三电阻R23反馈到运算放大器A8的一个输入端(反向输入端)；输出信号经过反相器I1产生反向的输出信号，该反向的输出信号经过第四电阻R24反馈到运算放大器A8的另一个输入端(同向输入端)。任意一级运算放大单元(第1级运算放大单元或第2级运算放大单元)的第三电阻、第四电阻、两个输入端，以及第2级运算放大单元的输出端形成反馈通路。

[0063] 图8和图4的两种运算放大电路的非理想特性相比较，与表1的结果类似地，图8的运算放大电路的各运算放大器的失调会被减小后再进行输出。图8的运算放大电路的电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、运算放大器A8和反相器I1的噪声经过一阶整形，整体噪声水平比图4的运算放大电路的噪声更低。运算放大器A8的失真会被运算放大器A8、反相器I1、运算放大器A7的增益衰减。反相器I1的失真会被反相器I1、运算放大器A7的增益衰减。运算放大器A7的失真只被运算放大器A7自身的增益衰减。因此，图8示出的运算放大电路的非理想特性优于现有方案的图4示出的运算放大电路。

[0064] 其中，图8中的反相器I1可以由其他元件替代，以实现反向功能。例如，可以采用图9所示的运算放大器A9、电阻R25和电阻R26的组合来实现。本发明各实施例的各元件也可以由其他元件或元件的组合替代，本发明实施例对此不做限定。

[0065] 应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

[0066] 应理解，在本发明实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

[0067] 应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

[0068] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

[0069] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0070] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0071] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0072] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种模块化大功率逆变器光纤载波同步的装置	2020-05-08	788
一种对称共存多吸引子的混沌系统	2020-05-08	402
调节信号定时	2020-05-08	268
基于模数转换的延时时间配置方法及系统	2020-05-08	638
一种数字控制宽范围时钟占空比调整系统	2020-05-08	893
利用倍压整流技术巧获正负双电压电源的装置及实现方法	2020-05-11	570
锁存电路	2020-05-08	971
用于将电压提供到其间安置有时钟信号线的导电线的设备及方法	2020-05-11	449
具有幅度相位补偿的晶体振荡器的频率补偿系统	2020-05-08	873
一种用于通信系统中的移相电路	2020-05-08	832

电路系统

电路系统

技术领域

背景技术

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：