(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイナミック電流源であって、
正側出力相互コンダクタンスデバイス及び負側出力相互コンダクタンスデバイスであって、前記ダイナミック電流源に対する差動入力に現れる差動信号に比例する量の電流を提供するようにロングテールペアとして配置される、前記正側出力相互コンダクタンスデバイス及び負側出力相互コンダクタンスデバイスと、
前記正側出力相互コンダクタンスデバイスに関連する正側入力ノードに結合される正側バイアス回路であって、前記差動入力信号がもはや前記ダイナミック電流源の正側をアクティブにしないときに前記正側入力ノードに寄生静電容量によって保持される残余信号を強制的に休止状態にするために、前記正側入力ノードに現れる正側駆動信号を位相遅延させ、前記位相遅延された正側駆動信号に比例する回復電流を前記正側入力ノードに注入するように構成される、前記正側バイアス回路と、
前記負側出力相互コンダクタンスデバイスに関連する負側入力ノードに結合される負側バイアス回路であって、前記差動入力信号がもはや前記ダイナミック電流源の負側をアクティブにしないときに前記負側入力ノードに寄生静電容量によって保持される残余信号を強制的に休止状態にするために、前記負側入力ノードに現れる負側駆動信号を位相遅延させ、前記位相遅延された負側駆動信号に比例する回復電流を前記負側入力ノードに注入するように構成される、前記負側バイアス回路と、
を含み、
前記正側バイアス回路又は前記負側バイアス回路の少なくとも一方が、
対応する入力ノードと接地される負のフィードバック抵抗との間でチャネル結合される第１のバイアス相互コンダクタンスデバイスであって、前記第１のバイアス相互コンダクタンスデバイスを介して、及び前記フィードバック抵抗を介して流れる電流が、対応する出力相互コンダクタンスデバイスが駆動されて導通すると減少し、その結果、前記フィードバック抵抗の両端間の電圧降下が減少する、前記第１のバイアス相互コンダクタンスデバイスと、
接地される前記フィードバック抵抗に、及び、第３及び第４のバイアス相互コンダクタンスデバイスに関連する電流チャネルに、直列にチャネル結合される第２のバイアス相互コンダクタンスデバイスであって、前記フィードバック抵抗の両端間の電圧降下の前記減少による前記第２のバイアス相互コンダクタンスデバイスにおける制御バイアス電圧の増加に応答して、前記第２、第３及び第４のバイアス相互コンダクタンスデバイスを介して流れるチャネル電流を増加させる、前記第２のバイアス相互コンダクタンスデバイスと、
信号回復電流ミラーの出力側を形成し、前記対応する入力ノードに前記回復電流を注入するように、前記第４のバイアス相互コンダクタンスデバイスに結合される第５のバイアス相互コンダクタンスデバイスと、
を更に含む、ダイナミック電流源。
【請求項２】
請求項１に記載のダイナミック電流源であって、
前記正側バイアス回路又は前記負側バイアス回路の少なくとも一方が、
マスターバイアス相互コンダクタンスデバイスと前記第２のバイアス相互コンダクタンスデバイスとを含む第１の休止バイアス電流ミラーと、
前記第１及び第３のバイアス相互コンダクタンスデバイスを含む第２の休止バイアス電流ミラーであって、前記第３のバイアス相互コンダクタンスデバイスに関連する電流チャネルが前記第２のバイアス相互コンダクタンスデバイスの電流チャネルに直列であり、前記第１のバイアス相互コンダクタンスデバイスが、第１の電圧レールから前記対応する入力ノードにバイアスを提供するように、前記対応する出力相互コンダクタンスデバイスの入力に結合される、前記第２の休止バイアス電流ミラーと、
を更に含む、ダイナミック電流源。
【請求項３】
請求項２に記載のダイナミック電流源であって、
前記対応する入力ノードにおけるバイアスレベルを制御するように前記マスターバイアス相互コンダクタンスデバイスに関連する電流チャネルに直列に配置される電流源を更に含む、ダイナミック電流源。
【請求項４】
請求項２に記載のダイナミック電流源であって、
前記正側バイアス回路又は前記負側バイアス回路の少なくとも一方が、
前記第４及び第５のバイアス相互コンダクタンスデバイスを含む第３の休止バイアス電流ミラーであって、前記第４のバイアス相互コンダクタンスデバイスに関連する電流チャネルが、前記第３のバイアス相互コンダクタンスデバイスに関連する前記電流チャネルに直列に構成され、前記第５のバイアス相互コンダクタンスデバイスに関連する電流チャネルが、第２の電圧レールから前記対応する出力相互コンダクタンスデバイスに入力バイアス電圧を提供するように前記対応する入力ノードに結合される、前記第３の休止バイアス電流ミラーを更に含む、ダイナミック電流源。
【請求項５】
請求項４に記載のダイナミック電流源であって、
前記第３、第４及び第５のバイアス相互コンダクタンスデバイスに関連する前記電流チャネルが、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のソース−ドレインチャネルとして構成され、相互コンダクタンスデバイスの前記出力ペアの少なくとも一方に関連する入力要素がＭＯＳＦＥＴゲートとして構成される、ダイナミック電流源。
【請求項６】
電力制御システムであって、
ダイナミック電流源に関連する正側及び負側差動入力相互コンダクタンスデバイスであって、差動入力信号を受け取るようにロングテールペアとして配置される、前記正側及び負側差動入力相互コンダクタンスデバイスと、
前記差動入力信号がもはや前記ダイナミック電流源の正側をアクティブにしない位相期間の間に正側出力信号回復用の電流を提供するように前記正側差動入力相互コンダクタンスデバイスの出力に通信可能に結合される正側位相依存電流源と、
前記差動入力信号がもはや前記ダイナミック電流源の負側をアクティブにしない位相期間の間に負側出力信号回復用の電流を提供するように前記負側差動入力相互コンダクタンスデバイスの出力に通信可能に結合される負側位相依存電流源と、
正側出力相互コンダクタンスデバイス及び負側出力相互コンダクタンスデバイスであって、前記差動入力信号に比例する量の電流を前記ダイナミック電流源から提供するようにロングテールペアとして配置される、前記正側出力相互コンダクタンスデバイス及び負側出力相互コンダクタンスデバイスと、
前記正側出力相互コンダクタンスデバイスに対応する正側入力ノードに結合される正側バイアス回路であって、前記差動入力信号がもはや前記ダイナミック電流源の正側をアクティブにしないときに前記正側入力ノードに寄生静電容量によって保持される残余信号を強制的に休止状態にするために、前記正側入力ノードに現れる正側駆動信号を位相遅延させ、前記位相遅延された正側駆動信号に比例する回復電流を前記正側入力ノードに注入するように構成される、前記正側バイアス回路と、
前記負側出力相互コンダクタンスデバイスに関連する負側入力ノードに結合される負側バイアス回路であって、前記差動入力信号がもはや前記ダイナミック電流源の負側をアクティブにしないときに前記負側入力ノードに寄生静電容量によって保持される残余信号を強制的に休止状態にするために、前記負側入力ノードに現れる負側駆動信号を位相遅延させ、前記位相遅延された負側駆動信号に比例する回復電流を前記負側入力ノードに注入するように構成される、前記負側バイアス回路と、
を含む、電力制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載の電力制御システムであって、
２段ダイナミックバイアス電流源として構成される、電力制御システム。
【請求項８】
請求項６に記載の電力制御システムであって、
前記差動入力信号に比例する量のダイナミックバイアス電流を受け取るように、前記相互コンダクタンスデバイスの入力ペアと前記相互コンダクタンスデバイスの出力ペアとに通信可能に結合される差動アンプを更に含む、電力制御システム。
【請求項９】
請求項８に記載の電力制御システムであって、
前記差動アンプが電源内の電圧レギュレーションフィードバック要素として構成される、電力制御システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力制御システムであって、
前記電源がＤＣ−ＤＣコンバータとして構成される、電力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明する実施形態は、ダイナミック電流源に関連する構造及び方法を含めて、電子回路に関連する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアアンプは、例えば、オーディオ、ビデオ、及び電力供給を含めて様々な応用例で用いられる。アンプ入力信号と対応する出力信号との間にリニアリティがあれば、アンプ入力に提示されるアナログ情報の忠実な再生が可能になる。リニアリティ及びアンプの品質に関連する主要な数値はスルーレートであり、これはボルト毎秒（ミリボルト毎マイクロ秒など）で表現されることが多い。スルーレートは、アンプ内の特定の点における情報信号の変化の最大レートの測定値である。スルーレートが低いと出力が歪むことがあり、これは、情報信号の高速に変化する部分が信号の他の部分に対して時間的に遅延するからである。
【０００３】
アンプのスルーレートが特に重要であり得る応用例の一つは、スイッチングＤＣ−ＤＣ電圧コンバータの出力電圧をレギュレートする応用例である。スイッチングＤＣダウンコンバータ（当技術分野では「バック」コンバータとして知られる）が、コンバータＤＣサプライ入力とエネルギー変換インダクタの間の回路経路の接続、切断を交互に行う。オン状態の間、インダクタは電流がインダクタを流れるときの磁場のエネルギーを蓄積する。オフ状態の間、急速に減衰する磁場がコンバータ出力において電流を生成する。そのため、インダクタは、スイッチングされた波形を積分して、アクティブ状態にスイッチングされた波形のデューティサイクルに比例する出力電圧波形を生成する。典型的には、フィルタコンデンサを用いてコンバータ出力における電圧波形を平滑化する。
【０００４】
負荷電流要求が変化してもＤＣ−ＤＣコンバータの出力における電圧設定点を維持するために、出力電圧レベルがモニタリングされ得、スイッチングデューティサイクルを制御する回路にフィードバックされ得る。ＤＣ−ＤＣコンバータフィードバック回路のスルーレートは、厳密な電圧レギュレーションが必要とされる応用例において特に重要となり得る。例えば、最近のプロセッサは、典型的には、数億個のトランジスタを用いる。各トランジスタのオン／オフ状態は、ＤＣ電源に提示される全体的な瞬時電流負荷に寄与する。瞬時電流負荷は極めて大きいことがあり、実質的に数マイクロ秒以内で変化し得る。そして、昨今のマイクロプロセッサ技術に関連する低電圧動作により、小さな電源電圧変動でもプロセッサの動作電圧マージンのかなりの割合を占め得る場合には、ＤＣ電源レギュレーション要件に対するさらなる難題が生じ得る。
【０００５】
ＤＣ−ＤＣコンバータにおける出力電圧制御フィードバックループに関連する構成要素のスルーレートは、コンバータのレギュレーション精度を制限することがある。誤差アンプの差動入力に印加される信号は、典型的には、基準電圧と、コンバータ出力の電圧分割サンプルを含む。フィードバック誤差信号が、誤差アンプの出力に現れる。誤差アンプの中には、「ダイナミックバイアス」電流回路を用い、可変電流源の形で誤差信号を提供するものがある。出力電流源の大きさは、基準電圧と、誤差アンプの差動入力に現れるコンバータ出力サンプル電圧との差の大きさに比例する。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書における実施形態及び方法は、ＡＢ級モードで動作する２段電圧制御電流源（すなわち、ダイナミック電流源）として動作する。差動入力信号が、相互コンダクタンスデバイスの第１段ペアの入力に印加される。この入力信号の２次複製が、差動入力信号が正の場合一方の第一段相互コンダクタンスデバイスの出力において生成され、差動入力信号が負の場合他方の第一段相互コンダクタンスデバイスの出力において生成される。この２次信号は、対応する第２段相互コンダクタンスデバイスの入力に提示される。この２次入力信号は、電流源としての第２段相互コンダクタンスデバイスの出力において比例して複製される。本明細書における実施形態では、位相遅延電流注入回路を用いて、ＡＢ級ダイナミック電流源のアクティブ側に関連する段間寄生静電容量を、この側がイナクティブになった後すぐに迅速に再充電する。これにより、そうでない場合にはゆっくりと減衰する残余駆動信号が迅速に消失される。この電流注入を行わないと、残余駆動信号が、出力段に、電流源の関連する側がイナクティブになった後も導通させ続けることがある。このような挙動により、電流消費が増加し、特により高周波数での動作の間、出力段の有害な動作を生じさせ得る。
【０００７】
本明細書において用いるように、「相互コンダクタンスデバイス」という用語は、電子回路内で用いられるデバイスであって、そのデバイスに入力される電圧の関数として電流を制御するためのデバイスを意味する。このように、相互コンダクタンスデバイスは、ゲート、ソース、及びドレイン端子を備えた金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、並びにベース、コレクタ、及びエミッタ端子を備えたバイポーラ接合トランジスタなどの半導体デバイスを含み得る。相互コンダクタンスデバイスは、真空管デバイス、有機トランジスタ、及びその他の技術においても具現化され得る。本明細書において相互コンダクタンスデバイスとともに用いる「電流チャネル」という用語は、デバイスを通る経路であって、そのデバイスによって制御される電流が流れる経路（例えば、ＭＯＳＦＥＴではソースとドレインの間の経路、バイポーラ接合トランジスタベースではコレクタとエミッタの間の経路など）を意味する。「チャネル結合」という用語は、相互コンダクタンスデバイスに関連する電流チャネルが別のデバイスに結合されることを意味する。「入力要素」という用語は、ＭＯＳＦＥＴのゲート、バイポーラ接合トランジスタのベース、真空管のグリッドなどを意味する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】様々な例示実施形態に従った差動入力リニアアンプ用のダイナミックバイアス源としての２段電圧制御電流源の例示の応用例を示す。
【０００９】
【図２】様々な例示実施形態に従った２段ダイナミック電流源の概略図である。
【００１０】
【図３】図２のダイナミック電流源によって供給される電流に関連する周波数依存性を示すグラフである。
【００１１】
【図４】様々な例示実施形態に従った段間寄生静電容量に関連する周波数依存性を緩和させる回路を含む２段ダイナミック電流源の概略図である。
【００１２】
【図５】様々な例示実施形態に従った段間寄生静電容量に関連する周波数依存性を緩和させる回路を含む２段ダイナミック電流源の概略図である。
【００１３】
【図６】様々な例示実施形態に従ったダイナミック電流源６０５を含む電力制御システム６００の概略図である。
【００１４】
【図７】様々な例示実施形態に従った２段ダイナミック電流源における段間寄生静電容量を低減させる様々な方法の相対的な効力を示す一連のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、様々な例示実施形態に従った差動入力リニアアンプ１００用のダイナミックバイアスの供給源としての２段電圧制御電流源１３５の例示的応用例を示す。これらの開示の文脈における「リニアアンプ」という用語は、例えば、様々な回路におけるフィードバック機構の構成要素として用いられるオペアンプなどの、オペレーショナルアンプ（「オペアンプ」）を含む。
【００１６】
差動信号が、それぞれ、ＭＯＳＦＥＴ１１０及び１１５に対応する正及び負の入力１０４及び１０６に印加され得る。この入力信号を線形に増幅した複製が、リニアアンプ１００のシングル・エンドの出力１２０に現れる。しかし、出力１２０におけるスルーレートが、補償コンデンサ１２５に関連する負荷効果により悪化することがあり、これを是正すべきである。より端的に言えば、この出力回路は補償コンデンサ１２５を充電するための電流源を必要とし、アンプのスルーレートは補償コンデンサ１２５が充電され得る速さの関数である。ダイナミック電流源１３５は、下記のように、補償コンデンサ１２５を充電するために必要に応じて電流を提供する。差動入力信号は、差動入力１４０及び１４２においてダイナミック電流源１３５で受け取られる。出力電流１４５が、このアンプを介して一連の電流ミラーによって搬送され、差動入力信号の極性に応じて補償コンデンサ１２５を充電又は放電するように導かれる。電流源１５０は、ダイナミック電流源１３５内の様々なノードに分配されるルート電流源であり、後にさらに説明される。
【００１７】
図２は、様々な例示実施形態に従った２段ダイナミック電流源２００の概略図である。ダイナミック電流源２００は、ロングテールペアとして配置される相互コンダクタンスデバイス２０５及び２０８を含む第１の増幅段２１５を含む。ロングテールペアとして配置される相互コンダクタンスデバイス２１７及び２１８を含む第２の増幅段２２０が、第１の増幅段２１５に通信可能に結合される。本明細書において用いられるように、「ロングテールペア」という用語は、共通電流チャネルノードとともに配置され、ＡＢ級モードで動作する相互コンダクタンスデバイスのペアを意味する。
【００１８】
差動入力電圧が、差動入力端子１４０及び１４２において電流源２００に提示される。この入力電圧が共通ノード２１９に対して正の場合、この入力電圧は、相互コンダクタンスデバイス２０５及び２１７を導通させる。相互コンダクタンスデバイス２０５及び２１７を通る増幅経路は、本明細書では電流源２００の「正側」と称する。この入力電圧が相互コンダクタンスデバイス２０５及び２０８に共通のノードに対して負の場合、この入力電圧は、相互コンダクタンスデバイス２０８及び２１８を導通させる。相互コンダクタンスデバイス２０８及び２１８を通る増幅経路は、本明細書では電流源２００の「負側」と称する。そのため、第２段相互コンダクタンスデバイス２１７及び２１８は、差動入力信号に比例してダイナミック電流源２００から電流を調達する。
【００１９】
これらの開示において様々なバイアス配置が企図されている。いくつかの実施形態では、例えば、ダイナミック電流源２００は、差動入力相互コンダクタンスデバイス２０５及び２０８に通信可能に結合されるマスター電流ミラー２６４を含む。マスター電流ミラー２６４は、ルート電流源１５０に結合され、第１段差動入力相互コンダクタンスデバイス２０５及び２０８にバイアス電流を提供する。回路２２２及び２３５が、第２段２２０にバイアスを提供する。
【００２０】
いくつかの実施形態では、バイアス構成及び他の因子により、それぞれ、段間ノード２６３及び２７２において段間寄生静電容量２６０及び２７０が生じ得る。これらの段間寄生静電容量により、望ましくない動作周波数依存性が生じ得る。段間静電容量は、それぞれ、第２段アンプ入力２６３及び２７２に現れる駆動信号を保持し得、そのため、これらの信号の減衰期間が増大され得る。いくつかの周波数では、駆動信号が次のサイクルまで持続し得、そのため、出力段の両方の側を通って連続的に電流が流れ得る。このような挙動により、ダイナミック電流源２００は、ＡＢ級装置として設計どおりに動作せずに、Ａ級動作になる傾向がある。その結果、出力電流が過剰になり得る。
【００２１】
図３は、図２のダイナミック電流源２００によって供給される電流に関連する周波数依存性を示すグラフ３００である。差動入力電圧の振れの大きさは一定に保たれるが、差動入力周波数は変化する。グラフ３００は、周波数の関数として急激に立ち上がる出力電流を示す。寄生静電容量２６０及び２７０によって保持される残余駆動信号の結果である過剰電流により、出力相互コンダクタンスデバイス２１７及び２１８はいずれもサイクルの前後半とも駆動され続ける。
【００２２】
本明細書における実施形態は、ＡＢ級ダイナミック電流源のアクティブ側に関連する寄生静電容量を、この側がイナクティブになった後すぐに迅速に再充電するために位相遅延電流注入回路を用いる。これにより、イナクティブな出力段における関連する駆動信号を迅速に減衰させ得る。
【００２３】
図４は、様々な例示実施形態に従った段間寄生静電容量に関連する周波数依存性を緩和させる回路を含む２段ダイナミック電流源４００の概略図である。
【００２４】
電流源４００は、ロングテールペアとして配置される正側及び負側差動入力相互コンダクタンスデバイス２０５及び２０８を含む。電流源４００は、図２に関連して前述したように、端子１４０及び１４２で差動入力信号を受け取る。
【００２５】
ダイナミック電流源４００は、正側差動入力相互コンダクタンスデバイス２０５の出力２６３に通信可能に結合される正側位相依存電流源４０２を含む。電流源４００はさらに、負側差動入力相互コンダクタンスデバイス２０８の出力２７２に通信可能に結合される負側位相依存電流源４０４を含む。正側及び負側位相依存電流源４０２及び４０４は、それぞれ、差動入力信号がもはやダイナミック電流源４００のそれぞれの側をアクティブにしない位相期間の間正側及び負側出力信号回復のための電流を提供する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、正側及び負側位相依存電流源は、電流ミラー（例えば、電流ミラー４０５及び４０７）として構成され得る。正側回復電流ミラー４０５は、ミラー入力相互コンダクタンスデバイス４２０Ａ及びミラー出力相互コンダクタンスデバイス４２０Ｂを含む。同様に、負側回復電流ミラー４０７は、ミラー入力相互コンダクタンスデバイス４１０Ａ及びミラー出力相互コンダクタンスデバイス４１０Ｂを含む。この例示の実施形態では、正側回復相互コンダクタンスデバイス４２５が、正側電流ミラー４０５に関連する入力相互コンダクタンスデバイス４２０Ａに通信可能に結合される。具体的には、正側電流ミラー入力相互コンダクタンスデバイス４２０Ａの電流チャネルは、正側回復相互コンダクタンスデバイス４２５の電流チャネルに直列に結合される。正側回復相互コンダクタンスデバイス４２５の入力要素４２６が、負側差動入力相互コンダクタンスデバイス２０８の入力要素４２７に結合される。
【００２７】
正側電流ミラー出力相互コンダクタンスデバイス４２０Ｂに関連する電流チャネルは、正側差動入力相互コンダクタンスデバイス２０５の出力に結合される。ダイナミック電流源４００の負側がアクティブのとき、負側差動入力相互コンダクタンスデバイス２０８が導通する。正側回復相互コンダクタンスデバイス４２５もこの時点で導通する。これは、後者は、通常、差動入力相互コンダクタンスデバイス２０８にゲート制御されるからである。得られた電流は、正側電流ミラー４０５を介して搬送され、正側出力ノード２６３に電流を注入する。注入された電流は、段間ノード２６３におけるいかなる残余駆動信号の減衰をも促進するために、寄生静電容量２６０を充電する。
【００２８】
下記のように、対称な構造及びシーケンスが負側段間ノード２７２の回復に当てはまる。負側回復相互コンダクタンスデバイス４２８が、負側電流ミラー４０７に関連する入力相互コンダクタンスデバイス４１０Ａに通信可能に結合される。具体的には、負側電流ミラー入力相互コンダクタンスデバイス４１０Ａの電流チャネルは、負側回復相互コンダクタンスデバイス４２８の電流チャネルに直列に結合される。負側回復相互コンダクタンスデバイス４２８の入力要素４３０が、正側差動入力相互コンダクタンスデバイス２０５の入力要素４３５に結合される。
【００２９】
負側電流ミラー出力相互コンダクタンスデバイス４１０Ｂに関連する電流チャネルは、負側差動入力相互コンダクタンスデバイス２０８の出力に結合される。ダイナミック電流源４００の正側がアクティブのとき、正側差動入力相互コンダクタンスデバイス２０５が導通する。この時点で負側回復相互コンダクタンスデバイス４２８も導通する。これは、後者は、通常、差動入力相互コンダクタンスデバイス２０５にゲート制御されるからである。得られた電流は、負側電流ミラー４０７を介して搬送され、負側出力ノード２７２に電流を注入する。注入された電流は、段間ノード２７２におけるいかなる残余駆動信号の減衰をも促進するために、寄生静電容量２７０を充電する。
【００３０】
図５は、様々な例示実施形態に従った段間寄生静電容量２６０及び２７０に関連する周波数依存性を緩和させる回路を含む２段ダイナミック電流源５００の概略図である。図４を参照して説明した構造及び方法は、図２に示すような第１段バイアス要素を改変している。それに対し、図５を参照して説明する構造及び方法は、図２に示すような第２段バイアス配置を改変している。
【００３１】
ダイナミック電流源５００は、差動入力相互コンダクタンスデバイス２０５及び２０８のペアを含む第１の増幅段を含む。入力相互コンダクタンスデバイス２０５及び２０８は、ロングテールペアとして配置されて、入力端子１４０及び１４２で差動入力信号を受け取る。
【００３２】
電流源５００はさらに、ロングテールペアとして配置される正側及び負側出力相互コンダクタンス２１７及び２１８を含む第２の増幅段を含む。出力相互コンダクタンス２１７及び２１８は、それぞれ、第１段相互コンダクタンスデバイス２０５及び２０８に通信可能に結合されて、入力１４０及び１４２で提示される差動入力信号に比例する量の電流を供給する。電流源５００の正側は、第１段相互コンダクタンスデバイス２０５、第２段相互コンダクタンスデバイス２１７、及び関連する正側構成要素を含む。電流源５００の負側は、第１段相互コンダクタンスデバイス２０８、第２段相互コンダクタンスデバイス２１８、及び関連する負側構成要素を含む。
【００３３】
電流源５００はさらに、第２段相互コンダクタンスデバイス２１７に結合される正側バイアス回路５０２、及び第２段相互コンダクタンスデバイス２１８に結合される負側バイアス回路５０３を含む。図５に示すように、差動入力ＡＢ級電流源５００の正側及び負側は対称である。後述の正側バイアス回路５０２の詳細な説明は、負側バイアス回路５０３に等しく適用可能である。
【００３４】
正側バイアス回路５０２は、正側出力相互コンダクタンスデバイス２１７に関連する入力ノード５０４に結合される。バイアス回路５０２は、入力ノード５０４に現れる駆動信号を位相遅延させるように構成される。バイアス回路５０２は、位相遅延された正側駆動信号に比例する回復電流５０６を入力ノード５０４に注入する。この回復電流は、差動入力信号がもはやダイナミック電流源５００の正側をアクティブにしないとき、寄生静電容量２６０によって入力ノード５０４で保持されるいかなる残余信号も強制的に静止状態にする。
【００３５】
バイアス回路５０２は、第１のバイアス相互コンダクタンスデバイス５１５を含む。第１のバイアス相互コンダクタンスデバイス５１５に関連する電流チャネルが、入力ノード５０４と、接地される負のフィードバック抵抗５２０との間に結合される。入力ノード５０４における負の駆動信号により、出力相互コンダクタンスデバイス２１７が導通する。また、負の駆動信号は、第１のバイアス相互コンダクタンスデバイス５１５に関連する電流チャネルのバイアス電圧を減少させる。したがって、第１のバイアス相互コンダクタンスデバイス５１５及びフィードバック抵抗５２０を介して流れる電流が減少し、その結果、フィードバック抵抗５２０の両端間の電圧降下が減少する。
【００３６】
正側バイアス回路５０２はさらに、第２のバイアス相互コンダクタンスデバイス５２５を含む。第２のバイアス相互コンダクタンスデバイス５２５に関連する電流チャネルが、それぞれ、フィードバック抵抗５２０に直列に、並びに、第３及び第４のバイアス相互コンダクタンスデバイス５３０及び５３５に関連する電流チャネルに直列に結合される。フィードバック抵抗５２０の両端間の電圧降下が減少すると、第２のバイアス相互コンダクタンスデバイス５２５に関連するゲート−ソース電圧が増加し、デバイス５２５は一層順方向にバイアスされる。その結果、第２、第３、及び第４のバイアス相互コンダクタンスデバイス５２５、５３０、及び５３５を介して流れる電流が増加する。
【００３７】
正側バイアス回路５０２はさらに、信号回復電流ミラー５６０の出力側を形成するように、第４のバイアス相互コンダクタンスデバイス５３５に結合される第５のバイアス相互コンダクタンスデバイス５４０を含む。第５のバイアス相互コンダクタンスデバイス５４０は、段間寄生静電容量２６０を充電するために、回復電流５０６を入力ノード５０４に注入する。これにより、差動入力信号がもはやダイナミック電流源５００の正側をアクティブにしないとき、寄生静電容量２６０によって入力ノード５０４で保持されるいかなる残余信号も強制的に静止状態になる。
【００３８】
ここで、正側バイアス回路５０２を、電流源５００の正側がイナクティブの場合の出力相互コンダクタンス２１７用の受動バイアス源として、構造的及び機能的な説明をする。
【００３９】
正側バイアス回路５０２は、第１の静止バイアス電流ミラー５４２を含む。第１の静止バイアス電流ミラー５４２は、マスターバイアス相互コンダクタンスデバイス５５５及び第２のバイアス相互コンダクタンスデバイス５２５を含む。正側バイアス回路５０２はさらに電流源５５０を含む。電流源５５０は、マスターバイアス相互コンダクタンスデバイス５５５に関連する電流チャネルに直列に結合されて、正側入力ノード５０４におけるバイアスレベルを制御する。
【００４０】
正側バイアス回路５０２はさらに、第２の静止バイアス電流ミラー５５６を含む。第２の静止バイアス電流ミラー５５６は、それぞれ、第１及び第３のバイアス相互コンダクタンスデバイス５１５及び５３０を含む。第３のバイアス相互コンダクタンスデバイス５３０に関連する電流チャネルが、前述したように、第２のバイアス相互コンダクタンスデバイス５２５に関連する電流チャネルに直列に結合される。第１のバイアス相互コンダクタンスデバイス５１５は入力ノード５０４に結合されて、第１の電圧レール５５７から正側出力相互コンダクタンス２１７に入力にバイアスを提供する。
【００４１】
正側バイアス回路５０２はさらに、第３の静止バイアス電流ミラー５６０を含む。第３の静止バイアス電流ミラー５６０は、それぞれ、第４及び第５のバイアス相互コンダクタンスデバイス５３５及び５４０を含む。第４のバイアス相互コンダクタンスデバイス５３５に関連する電流チャネルは、前述したように、第３のバイアス相互コンダクタンス５３０に関連する電流チャネルに直列に構成される。第５のバイアス相互コンダクタンスデバイス５４０に関連する電流チャネルが入力ノード５０４に結合されて、第２の電圧レール５６２から出力相互コンダクタンス２１７にバイアスを提供する。
【００４２】
前述したように、電流源５００はさらに負側バイアス回路５０３を含む。負側バイアス回路５０３は、負側出力相互コンダクタンスデバイス２１８に関連する入力ノード５７０に結合される。バイアス回路５０３は、入力ノード５７０に現れる負側駆動信号を位相遅延させるように構成される。バイアス回路５０３は、位相遅延された負側駆動信号に比例する回復電流５７２を入力ノード５７０に注入する。回復電流５７２は、差動入力信号がもはやダイナミック電流源５００の負側をアクティブにしないとき、寄生静電容量２７０によって入力ノード５７０で保持されるいかなる残余信号も強制的に静止状態にする。本明細書では、負側バイアス回路５０３が正側バイアス回路５０２と対称であるとして、簡単のため繰返し構成要素レベルの説明を省略する。
【００４３】
図６は、様々な例示実施形態に従ったダイナミック電流源６０５を含む電力制御システム６００の概略図である。ダイナミック電流源６０５は、様々な例示実施形態に従った、段間寄生静電容量に関連する周波数依存性を緩和させる回路を含む。いくつかの例示実施形態では、ダイナミック電流源６０５は、正側及び負側の入力及び出力段相互コンダクタンスデバイス２０５、２０８、及び２１７、２１８を含む。相互コンダクタンスデバイスの入力ペア２０５、２０８及び出力ペア２１７、２１８は、各々、前述したようにロングテールペアとして配置される。ダイナミック電流源６０５はさらに、正側及び負側位相依存電流源４０５、４０７、５０２、及び５０３を含む。電流源４０５、４０７、５０２、及び５０３は、前述したように、段間信号回復用の注入電流を提供する。
【００４４】
いくつかの実施形態では、ダイナミック電流源６０５は、リニアアンプ１００に結合される２段ダイナミックバイアス電流源として構成され得る。いくつかの実施形態では、ダイナミック電流源６０５はリニアアンプ１００内に組み込まれ得る。リニアアンプ１００は、ＡＢ級差動アンプとして動作するように構成され得る。リニアアンプ１００は、入力端子１４０及び１４２で相互コンダクタンスデバイスの入力ペア２０５、２０８に通信可能に結合される。リニアアンプ１００はまた、出力端子６０６で相互コンダクタンスデバイスの出力ペア２１７、２１８に通信可能に結合される。リニアアンプ１００は、電流源６０５から差動入力信号に比例する量のダイナミックバイアス電流を受け取る。
【００４５】
いくつかの実施形態では、ＡＢ級差動アンプ１００は、電源６１０における電圧レギュレーションフィードバック要素として構成され得る。電源６１０は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータとして構成され得る。電源６１０はまた、電流コンパレータ及びスイッチングロジック６１５、ドライバ段６２０、及び電力スイッチング段６３０を含み得る。
【００４６】
図７は、様々な例示実施形態に従った、ダイナミック電流源における対抗する段間寄生静電容量を低減させる様々な方法の相対的な効力を示す一連のグラフである。曲線３００は、本明細書において説明した補償装置を用いない出力電流の周波数依存性を示す。曲線７１０は、図４に示す位相遅延第１段バイアス回路を用いて低減された周波数依存性を示す。曲線７２０は、図５に示す位相遅延第２段バイアス回路を用いて低減された周波数依存性を示す。曲線７３０は、図６に示すような第１段及び第２段位相遅延バイアス回路の組合せを用いて低減された周波数依存性を示す。
【００４７】
本明細書において説明した装置及びシステムは、ダイナミック電流源における段間ノードに逆位相電流を注入して段間寄生静電容量の影響を緩和させる以外の応用例においても有用となり得る。図４、図５、及び図６の２段ダイナミック電流源の例は、様々な実施形態の構造を概略理解することを意図して提供されたものである。これらは、これらの構造を利用し得る装置及びシステムのすべての要素及び特徴を完全に説明することは意図されていない。
【００４８】
これら様々な実施形態は、とりわけ、コンピュータ、通信及び信号処理回路要素、シングルプロセッサ又はマルチプロセッサモジュール、単一又は複数埋込みプロセッサ、マルチコアプロセッサ、データスイッチ、及び多層マルチチップモジュールを含む特定用途向けモジュールにおいて用いられる電子回路要素に組み込まれ得る。このような装置及びシステムはさらに、例えば、テレビ、携帯電話、パーソナルコンピュータ（例えば、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、タブレットコンピュータなど）、ワークステーション、ラジオ、ビデオプレーヤ、オーディオプレーヤ（例えば、ＭＰ３（Motion picture Experts Group, Audio Layer 3）プレーヤ）、車両、医療機器（例えば、心臓モニタ、血圧モニタなど）、セットトップボックスなどの様々な電子システム内のサブ構成要素として含まれ得る。
【００４９】
本明細書において説明した装置及び方法は、位相遅延電流注入回路を用いて、ＡＢ級ダイナミック電流源のアクティブ側に関連する段間寄生静電容量を、この側がイナクティブになった後すぐに迅速に再充電する。これにより、そうでない場合にはゆっくりと減衰する残余駆動信号が迅速に消失され、電流源の関連する側がイナクティブになった後、出力段が導通し続けないように動作する。その結果、過剰な電流消費及び出力段の起こり得る有害動作が低減され得る。
【００５０】
添付の図は、本願主題が実施され得る特定の実施形態を例として示すが、添付の図は限定するためのものではない。接続線の一端又は両端の矢印は、電流フロー、データフロー、論理フローなどの一般的な方向を示すことが意図されていることに留意されたい。接続線の矢印は、このようなフローを、反対方向への任意のフローを除外するなど、特定の方向に限定することは意図されていない。説明された実施形態は、本明細書において開示された教示を当業者が実施し得るために充分に詳細に記載されている。本開示の範囲から逸脱することなく構造上及び論理上の置換及び変更がなされ得るように、他の実施形態を用いることもでき、上記実施形態から他の実施形態を導出することもできる。したがって、この詳細な説明は限定的な意味でとらえるべきではない。様々の実施形態の幅は、添付の特許請求の範囲及びこのような特許請求の範囲が当てはまる均等物の全範囲によって定義される。
【００５１】
本開示に関係する当業者であれば、本発明の特許請求の範囲内で、説明した実装形態に改変をなし得ること、及び多くの他の実施形態が可能であることが理解されよう。
【図１】
0006590874.tif 000002
【図２】
0006590874.tif 000003
【図３】
0006590874.tif 000004
【図４】
0006590874.tif 000005
【図５】
0006590874.tif 000006
【図６】
0006590874.tif 000007
【図７】
0006590874.tif 000008