互阻放大器
专利汇可以提供互阻放大器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且从一个输入 电流 产生一个 输出 电压 的改进的互阻 放大器 包括:一个电流 缓冲器 ,用于提高互阻放大器的带宽;一个电流放大器,以此产生一个用于互阻放大器的较高的互阻;和一个I/V放大器。该电流放大器含有一个 电流镜 和一个电流源。另外该电流缓冲器含有一个缓冲晶体管和一个 差分放大器 。该改进的互阻放大器尤其在CD和DVD－ROM拾取 电路 部分非常有用。，下面是互阻放大器专利的具体信息内容。
1．用于从一个输入电流产生一个输出电压的电路，该电路含有：一个电流放大器，用于相应于从其中所接收的偏压电流产生一个放大的电流；一个电流缓冲器，含有：一个与该输入电流相联系的输入节点；一个耦合到该输入节点以从其中接收电流的电流源；一个缓冲放大器，具有一个耦合到该输入节点的输入端和一个用于输出一个缓冲电压的输出端；和一个耦合到该输入节点、缓冲放大器的输出端的切换装置，并且该电流放大器相应于该缓冲的电压用于调节从该电流放大器到该输入节点的偏压电流的流动；和一个I/V放大器，其耦合到该电流放大器以接收放大的电流并且相应于此来产生该输出的电压。
2．如权利要求1的电路，其中，该电路含有一个互阻放大器。
3．如权利要求1的电路，其中，该电流放大器含有：一个电流镜，具有一个偏压节点以输出该偏压电流和一个镜象的节点以输出放大的电流；和一个电流源，耦合到该电流镜的镜象的节点以接收来自其中的电流。
4．如权利要求3的电路，其中，该电流镜含有一对电流镜象晶体管，并且该电流源含有一个电流源晶体管。
5．如权利要求4的电路，其中，该电流镜象晶体管和该电流源分别含有一个双极性晶体管。
6．如权利要求4的电路，其中，该电流放大器含有一电流增益N，其中该电流镜象晶体管之一相对于该电流源晶体管以及相对于其他的电流镜象晶体管的尺寸比例是(1∶N)。
7．如权利要求1的电路，其中，该电流缓冲器的电流源含有一个偏压的晶体管。
8．如权利要求7的电路，其中，该偏压的晶体管含有一个偏压的双极性的晶体管。
9．如权利要求7的电路，其中，该电流放大器含有一电流增益N并且含有：一个电流镜，具有一个偏压节点以输出偏压电流和一个镜象的节点以输出放大的电流；和一个电流源，耦合到该电流镜的镜象的节点以接收来自其中的电流，其中该电流源含有一个电流源晶体管；和其中偏压晶体管相对于电流源晶体管的尺寸比例是(1∶N)。
10．如权利要求1的电路，其中，该缓冲放大器含有一个差分放大器，该差分放大器具有一个耦合到该输入节点的第一个差分输入端，一个用于接收一个参考电压的第二个差分输入端，和一个用于输出该缓冲电压的差分输出端。
11．如权利要求10的电路，其中，该差分放大器具有一个含有一个电流镜的有源的负载。
12．如权利要求1的电路，其中，该切换装置含有一个晶体管。
13．如权利要求12的电路，其中，该晶体管含有一个双极性的晶体管。
14．如权利要求1的电路，其中，该I/V放大器含有：一个参考节点用于接收一个参考电压；一个运算放大器，具有一个同相输入端以接收该放大的电流，一个反相输入端和一个输出端以输出该输出电压；一个反馈电阻，耦合在该运算放大器的输出端和该反相输入端之间；一个输入电阻，耦合在该运算放大器的参考节点和反相输入端之间；和一个偏压电阻，耦合在运算放大器的同相输入端和该参考节点之间。
15．用于从一个输入电流产生一个输出电压的互阻放大器，该互阻放大器含有：一个电流放大器，包括：一个与二极管连接的晶体管用于输出一个偏压电流，和一个输出晶体管用于输出一个放大的电流，二者以一个电流镜象结构连接；和一个电流源晶体管，耦合到该输出晶体管以接收来自其中的电流；一个电流缓冲器，包括：一个与输入电流相联系的输入节点；一个电流源晶体管，耦合到该输入节点以接收来自其中的电流；一个差分放大器，具有一个含有一个电流镜的有源的负载，并且具有一个耦合到该输入节点的第一差分输入端，用于接收一个参考电压的第二差分输入端，和一个用于输出一个缓冲的电压的差分输出端；和一个缓冲晶体管，耦合到该输入节点、该差分放大器的差分输出端，和电流放大器的与二极管相连接的晶体管以相应于该缓冲的电压调节从与二极管相连接的晶体管到该输入节点的该输入节点的偏压电流的流动；和一个I/V放大器，含有：一个用于接收参考电压的参考节点；一个运算放大器，具有一个耦合到电流放大器的输出晶体管的同相输入端以接收该放大的电流，一个反相输入端，和一个输出端以输出该输出电压；一个反馈电阻，耦合在运算放大器的输出端和反相输入端之间；一个输入电阻，耦合在运算放大器的参考节点和反相输入端之间；一个偏压电阻，耦合在运算放大器的同相输入端和参考节点之间。
16．用于从一个输入电流产生一个输出电压的方法，该方法含有：缓冲该输入电流，是通过：根据输入电流变化差分放大器的输出端；和根据差分放大器的变化的输出端变化流过一个切换装置的电流；和使用一个互阻放大器从该放大的电流产生该输出电压。
17．如权利要求16的方法，其中，根据输入电流变化差分放大器的输出端的行动包括从一个节点接收该输入电流，该节点是连接到该差分放大器的一个差分输入端。
18．如权利要求16的方法，其中，该切换装置含有一个双极性晶体管，其中根据差分放大器的变化的输出端变化流过该切换装置的电流的动作包括将运算放大器的变化的输出端作用在双极性晶体管的基极。
19．如权利要求16的方法，其中，放大流过该切换装置的电流的动作包括：从一个电流镜的与二极管相连接的晶体管中提供流过该切换装置的电流；和从该电流镜的没有与二极管相连接的晶体管中产生该放大的电流。
20．如权利要求16的方法，其中，使用该互阻放大器从放大的电流中产生该输出电压的动作含有：将放大的电流作用在运算放大器的同相输入端；将放大的电流通过一个偏压晶体管导通到一个参考节点；将一个参考电压作用在该参考节点；通过一个输入电阻将该参考节点连接到运算放大器的反向输入端；通过一个反馈电阻将运算放大器的反向输入端连接到运算放大器的输出端；和在该运算放大器的输出端产生该输出电压。
互阻放大器
本发明一般涉及互阻放大器(也可以称为“I/V放大器”或者“电流-到-电压放大器”)，尤其高带宽的互阻放大器。
如图1所示，传统所用的互阻放大器10，例如在CD或者DVD-ROM应用中，含有一个光控二极管12，该二极管12接收CD或者DVD-ROM盘片反射的激光。对该激光所作出的反应是该光控二极管12产生一个输入电流Ii。然后一个运算放大器14和一个反馈电阻RF将输入电流Ii转换成输出为VO的电压信号。特别的，VO≈Ii·RF+VREF(1)其中VREF是接在运算放大器14同相输入端上的一个参考电压(例如，大地)，并且放大器14的增益假定为无穷大。
不幸的是该光控二极管12普通地有一个相对大的与之相关的寄生电容CP(大约2.5pF)。结果该运算放大器14在它的反相输入端上有一个由寄生电容引入的主极点，其将互阻放大器10的带宽限制在大约100MHz。受此限制的带宽也使从放大器10输出的电压信号失真，这使电压信号更难于读取，并且增加了读取错误的可能性。
本发明的任务是给出一个互阻放大器，它的带宽增大，互阻变大。
上述的任务通过如下的电路、互阻放大器以及方法进行解决。
其中的电路是用于从一个输入电流产生一个输出电压的电路，该电路含有：一个电流放大器，用于相应于从其中所接收的偏压电流产生一个放大的电流；一个电流缓冲器，含有：一个与该输入电流相联系的输入节点；一个耦合到该输入节点以从其中接收电流的电流源；一个缓冲放大器，具有一个耦合到该输入节点的输入端和一个用于输出一个缓冲电压的输出端；和一个耦合到该输入节点、缓冲放大器的输出端的切换装置，并且该电流放大器相应于该缓冲的电压用于调节从该电流放大器到该输入节点的偏压电流的流动；和一个I/V放大器，其耦合到该电流放大器以接收放大的电流并且相应于此来产生该输出的电压。
其中的互阻放大器是用于从一个输入电流产生一个输出电压的互阻放大器，该互阻放大器含有：一个电流放大器，包括：一个与二极管连接的晶体管用于输出一个偏压电流，和一个输出晶体管用于输出一个放大的电流，二者以一个电流镜象结构连接；和一个电流源晶体管，耦合到该输出晶体管以接收来自其中的电流；一个电流缓冲器，包括：一个与输入电流相联系的输入节点；一个电流源晶体管，耦合到该输入节点以接收来自其中的电流；一个差分放大器，具有一个含有一个电流镜的有源的负载，并且具有一个耦合到该输入节点的第一差分输入端，用于接收一个参考电压的第二差分输入端，和一个用于输出一个缓冲的电压的差分输出端；和一个缓冲晶体管，耦合到该输入节点、该差分放大器的差分输出端，和电流放大器的与二极管相连接的晶体管以相应于该缓冲的电压调节从与二极管相连接的晶体管到该输入节点的该输入节点的偏压电流的流动；和一个I/V放大器，含有：一个用于接收参考电压的参考节点；一个运算放大器，具有一个耦合到电流放大器的输出晶体管的同相输入端以接收该放大的电流，一个反相输入端，和一个输出端以输出该输出电压；一个反馈电阻，耦合在运算放大器的输出端和反相输入端之间；一个输入电阻，耦合在运算放大器的参考节点和反相输入端之间；一个偏压电阻，耦合在运算放大器的同相输入端和参考节点之间。
其中的方法是用于从一个输入电流产生一个输出电压的方法，该方法含有：缓冲该输入电流，是通过：根据输入电流变化差分放大器的输出端；和根据差分放大器的变化的输出端变化流过一个切换装置的电流；和使用一个互阻放大器从该放大的电流产生该输出电压。
其他的有利的实施结构在各个从属权利要求中给出。
根据本发明，一个用于由输入电流产生输出电压的电路(例如互阻放大器)含有一个电流放大器，其作用是将电流放大器接收的偏置电流放大。另外，一个电流缓冲器含有一个输入节点以接收输入电流，一个电流源以从该输入节点吸收电流，一个缓冲放大器，其具有连接到输入节点的一个输入端和输出一个缓冲电压的一个输出端，以及一个缓冲装置，其作用是调节从电流放大器到对应缓冲电压输入节点的偏压电流。另外耦合到电流放大器的一个I/V放大器接收放大的电流并且相应产生该输出电压。
在本发明的另外的实施形式中，当一个输入电流随该输入电流而变化的一个差分放大器的输出，而随该差分放大器输出而变化且流过一个缓冲装置的电流，被缓冲时，一个输出电压也会产生。另外流过该缓冲装置的该电流被放大，并且通过使用一个互阻放大器该输出电压也会由该放大的电流产生。
通过本发明能够大大地提高对于该互阻放大器有效的带宽。另外，该电流放大器使该互阻放大器具有改进的互阻。例如在互阻放大器上具有116MHz或以上的带宽的具有180KΩ或以上的互阻。
下面借助于附图详细解释本发明的实施结构。
图1是一个示意性描述一个传统的互阻放大器的电路，和图2是一个示意性描述一个根据本发明的互阻放大器的电路。
如图2所示，一个改进的互阻放大器20含有一个电流缓冲器22、一个电流放大器24、和一个I/V放大器26。该电流缓冲器22含有：由一对电流镜象晶体管Q1和Q2组成的一电流镜；一对差分晶体管Q3和Q4；一对偏压晶体管Q8和Q9；和一缓冲晶体管Q5。该电流放大器24含有一由一对电流镜象晶体管Q6和Q7组成的电流镜，和一偏压晶体管Q10。该电流镜象晶体管Q6和Q7与该偏压晶体管Q9和Q10以1∶N的尺寸比例进行配置，其中“N”是该电流放大器24的电流增益。另外，该I/V放大器26含有电阻RS、RN和RF和一个运算放大器28。
尽管本发明用双极性晶体管的实施形式作为参考进行描述，但能够被有本发明技术领域技术人员所理解的是，其他的切换技术也是可以使用的，包括例如MOSFET技术。
在静态时，该光控二极管30被关闭，该偏压晶体管Q8和Q9分别接收一电流I1，并且该偏压晶体管Q10接收一电流IN。通过偏压晶体管Q9由该电流镜象晶体管Q6和该缓冲晶体管Q5接收的该电流I1使一个输入电压Vi位于差分晶体管Q4的基极上并且将差分晶体管Q4的集电极上的一个缓冲电压Vb设置到一个静态电平，在此该缓冲晶体管Q5是足够“导通”的以使该电流I1流过。同时，流过电流镜象晶体管Q6的该电流I1被镜象反射并且通过该电流镜象晶体管Q7镜象放大，该电流镜象晶体管Q7输出电流IN。因为偏压晶体管Q10接收通过该电流镜象晶体管Q7输出的所有的电流IN，较少的或者没有放大的电流IA通过I/V放大器26进行接收。
在运行中，照射该光控二极管30的光(例如激光)偏置了该二极管30，以使它接收一个输入电流Ii并且将该输入电压Vi箝位在一个二极管电压降的水平。输入电压Vi的改变和对于电流增加的需要使该缓冲晶体管Q5从该电流镜象晶体管Q6接收除了电流I1以外的输入电流Ii。这依次使电流镜象晶体管Q7除了该电流IN以外还输出一个放大的电流IA，其中，IA=Ii·N (2)I/V放大器26的输出电压V0能够如下地进行确定。假定该运算放大器28具有无限的增益，那么V+=V-(3)其中V+和V-分别是在该运算放大器28的同相和反相输入端上的电压。那么产生了V0=V+-IF·RF(4)其中IF是反馈电流。但是V+=VREF+IA·RS(5)和IF=(VREF-V+)/RN(6)=-IA·RS/RN(7)因此，V0=VREF+(IA·Rs)+((IA·Rs·RF)/RN) (8)=VREF+(IA·Rs)·(1+RF/RN) (9)=VREF+(Ii·N·Rs)·(1+RF/RN) (10)因为N、RS、RF和RN都是常数，该输出电压V0结果与该输入电压Ii成正比，或者V0≈Ii·C (11)其中C是表示((N·RS)·(1+RF／RN))的常数。
因为光控二极管30间接地通过该电流缓冲器22从该电流放大器24接收该输入电流Ii，该电流缓冲器22能够将由二极管30的寄生电容Cp产生的主极点移到一个非常高的频率，以此能够大大地提高对于该互阻放大器20有效的带宽。另外，该电流放大器24使该互阻放大器20具有改进的互阻。例如互阻放大器20的某些模拟结果显示其有110MHz或以上的带宽，180KΩ或以上的互阻。
尽管本发明以一个或者多个实施形式作为参考进行了描述，本发明并不局限于所描述的实施形式。本发明只是局限于所附的权利要求，其在它的范围内含有所有等同的根据本发明的原则进行工作的设备和方法。
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