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一种应用于电动汽车充放电控制系统的放大集成电路 

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申请/专利权人:许昌学院

摘要:本发明提出了一种应用于电动汽车充放电控制系统的放大集成电路,通过两级跨导电路结构设计及转换速率增强电路设计,使放大集成电路在具有较高增益的同时又具有较高的转换速率,本发明包括一级跨导电路、二级跨导电路和转换速率增强电路,一级跨导电路用于接收输入的差分电压,并将输入差分电压转换为放大电流,又将放大后的电流通过电流源电路结构输入到二级跨导电路的相关支路中,二级跨导电路用于接收输入差分电流,并将输入差分电流放大,二级跨导电路将放大后的差分电流与一级跨导电路输入的电流进行合并,并通过电流镜电路结构将合并电流镜像到二级跨导电路的输出级电路。输出级电路将镜像电流转换为电压,并分别通过正相输出端口和反相输出端口输出。

主权项:1.一种应用于电动汽车充放电控制系统的放大集成电路,其特征在于,包括一级跨导电路、二级跨导电路和转换速率增强电路;一级跨导电路与二级跨导电路相连接;一级跨导电路用于接收输入的差分电压,并将输入差分电压转换为放大电流;一级跨导电路又将放大后的电流通过电流源电路结构输入到二级跨导电路的相关支路中;二级跨导电路用于接收输入差分电流,并将输入差分电流放大;二级跨导电路将放大后的差分电流与一级跨导电路输入的电流进行合并,并通过电流镜电路结构将合并电流镜像到二级跨导电路的输出级电路;输出级电路将镜像电流转换为电压,并分别通过正相输出端口和反相输出端口输出;转换速率增强电路分别与一级跨导电路、二级跨导电路相连接;转换速率增强电路用于提高放大集成电路的转换速率;当电路系统处于大信号瞬态过渡阶段时,在反馈回路的作用下,转换速率增强电路快速提升电路系统的输出电流,以提高电路的转换速率;当电路系统处于大信号稳态阶段时,转换速率增强电路仅产生一个较小的支路电流,降低了系统功耗,并有利于提高电路增益;一级跨导电路包括正相电压感应电路和反相电压感应电路;正相电压感应电路和反相电压感应电路相连接,共用偏置电压,且共地;正相电压感应电路接收正相输入电压,并转换为放大电流输出;反相电压感应电路接收反相输入电压,并转换为放大电流输出;正相电压感应电路包括第一电压转换电路和第一电流输出电路;第一电压转换电路与第一电流输出电路相连接;第一电压转换电路接收正相输入电压,并输出控制电压到第一电流输出电路中;第一电流输出电路将其输入的控制电压转换为放大电流,并通过相应端口输出;反相电压感应电路包括第二电压转换电路和第二电流输出电路;第二电压转换电路与第二电流输出电路相连接;第二电压转换电路接收反相输入电压,并输出控制电压到第二电流输出电路中;第二电流输出电路将其输入的控制电压转换为放大电流,并通过相应端口输出;二级跨导电路包括正相电压输出电路和反相电压输出电路;正相电压输出电路和反相电压输出电路相连接,共用偏置电压,且共地;正相电压输出电路接收正相输入电流,并将合并放大电流输出;反相电压输出电路接收反相输入电流,并将合并放大电流输出;正相电压输出电路包括第一电压放大电路和第一偏置电路;第一偏置电路与第一电压放大电路相连接;第一偏置电路为第一电压放大电路提供偏置电压,使第一电压放大电路中的各MOS管正常工作,并为一级跨导电路提供相应偏置电压;第一电压放大电路将接收到的电压、电流进行合并,并输出正相放大电压;反相电压输出电路包括第二电压放大电路和第二偏置电路;第二偏置电路与第二电压放大电路相连接;第二偏置电路为第二电压放大电路提供偏置电压,使第二电压放大电路中的各MOS管正常工作;第二电压放大电路将接收到的电压、电流进行合并,并输出反相放大电压;转换速率增强电路包括一级跨导增强电路和二级跨导增强电路;一级跨导增强电路与二级跨导增强电路相连接;一级跨导增强电路与二级跨导增强电路共地,且共用由相关端口输入的反馈偏置电压;一级跨导增强电路在电路系统大信号瞬态过渡阶段,提高一级跨导电路的输出电流,进而提高电路系统的转换速率;二级跨导增强电路在电路系统大信号瞬态过渡阶段,提高二级跨导电路的输出电流,进而提高电路系统的转换速率;第一电压转换电路111包括MOS管M3、M4和M5,电阻R1,端口VIP1,端口SR1;第一电流输出电路112包括MOS管M1和M2,端口IP1;MOS管M1的漏极连接端口IP1,MOS管M1的栅极连接MOS管M1的漏极,MOS管M1的源极连接MOS管M2的漏极;MOS管M2的漏极连接MOS管M1的源极,MOS管M2的栅极连接MOS管M5的栅极,MOS管M2的源极接地;MOS管M3的源极连接MOS管M7的源极,MOS管M3的栅极连接端口VIP1,MOS管M3的漏极连接电阻R1的上端;MOS管M4的漏极连接电阻R1的下端,MOS管M4的栅极连接MOS管M3的源极,MOS管M4的源极连接MOS管M5的漏极;MOS管M5的漏极连接MOS管M4的源极,MOS管M5的栅极连接MOS管M4的漏极,MOS管M5的源极连接端口SR1;第二电压转换电路121包括MOS管M6至M9,电阻R2,端口VB1,端口VIN1,端口SR2;第二电流输出电路122包括MOS管M10和M11,端口IN1;MOS管M6的源极连接电源VDD,MOS管M6的栅极连接端口VB1,MOS管M6的漏极连接MOS管M7的漏极;MOS管M7的源极连接MOS管M6的漏极,MOS管M7的栅极连接端口VIN1,MOS管M7的漏极连接电阻R2的上端;MOS管M8的漏极连接电阻R2的下端,MOS管M8的栅极连接MOS管M7的源极,MOS管M8的源极连接MOS管M9的漏极;MOS管M9的漏极连接MOS管M8的源极,MOS管M9的栅极连接MOS管M8的漏极,MOS管M9的源极连接端口SR2;MOS管M10的漏极连接端口IN1,MOS管M10的栅极连接MOS管M10的漏极,MOS管M10的源极连接MOS管M11的漏极;MOS管M11的漏极连接MOS管M10的源极,MOS管M11的栅极连接MOS管M9的栅极,MOS管M11的源极接地;第一电压放大电路211包括MOS管M12、M13、M14、M21、M22,电阻R3,端口VIP2,端口IN2,端口SR3,端口VOP;第一偏置电路212包括MOS管M15至M20,电阻R4,端口VB2;MOS管M12的源极连接电源VDD,MOS管M12的栅极连接端口VIP2,MOS管M12的漏极连接电阻R3的上端;MOS管M13的漏极连接电阻R3的下端,MOS管M13的栅极连接MOS管M12的漏极,MOS管M13的源极连接MOS管M14的漏极;MOS管M14的漏极连接端口IN2,MOS管M14的栅极连接MOS管M13的漏极,MOS管M14的源极连接端口SR3;MOS管M15的源极连接电源VDD,MOS管M15的栅极连接MOS管M19的栅极,MOS管M15的漏极连接MOS管M16的源极;MOS管M16的源极连接MOS管M15的漏极,MOS管M16的栅极连接MOS管M20的栅极,MOS管M16的漏极连接电阻R4的上端;MOS管M17的漏极连接电阻R4的下端,并连接端口VB2,MOS管M17的栅极连接MOS管M23的栅极,MOS管M17的源极连接MOS管M18的漏极;MOS管M18的漏极连接MOS管M17的源极,MOS管M18的栅极连接MOS管M33的栅极,MOS管M18的源极接地;MOS管M19的源极连接电源VDD,MOS管M19的栅极连接MOS管M16的漏极,MOS管M19的漏极连接MOS管M20的源极;MOS管M20的源极连接MOS管M19的漏极,MOS管M20的栅极连接MOS管M17的漏极,MOS管M20的漏极连接MOS管M21的漏极;MOS管M21的漏极连接端口VOP,MOS管M21的栅极连接MOS管M13的栅极,MOS管M21的源极连接MOS管M22的漏极;MOS管M22的漏极连接MOS管M21的源极,MOS管M22的栅极连接MOS管M14的栅极,MOS管M22的源极接地;第二电压放大电路221包括MOS管M25、M26、M31、M32、M33,电阻R6,端口VIN2,端口IP2,端口SR4,端口VON;第二偏置电路222包括MOS管M23、M24、M27、M28、M29、M30,电阻R5,端口VD2;MOS管M23的源极连接电源VDD,MOS管M23的栅极连接MOS管M28的漏极,MOS管M23的漏极连接MOS管M24的源极;MOS管M24的源极连接MOS管M23的漏极,MOS管M24的栅极连接MOS管M29的漏极,MOS管M24的漏极连接MOS管M25的漏极;MOS管M25的漏极连接端口VON,MOS管M25的栅极连接MOS管M32的栅极,MOS管M25的源极连接MOS管M26的漏极;MOS管M26的漏极连接端口VD2,MOS管M26的栅极连接MOS管M33的栅极,MOS管M26的源极接地;MOS管M27的源极连接电源VDD,MOS管M27的栅极连接MOS管M23的栅极,MOS管M17的漏极连接MOS管M28的源极;MOS管M28的源极连接MOS管M27的漏极,MOS管M28的栅极连接MOS管M24的栅极,MOS管M28的漏极连接电阻R5的上端;MOS管M29的漏极连接电阻R5的下端,MOS管M29的栅极连接MOS管M19的栅极,MOS管M29的源极连接MOS管M30的漏极;MOS管M30的漏极连接MOS管M29的源极,MOS管M30的栅极连接MOS管M14的栅极,MOS管M30的源极接地;MOS管M31的源极连接电源VDD,MOS管M31的栅极连接端口VIN2,MOS管M31的漏极连接电阻R6的上端;MOS管M32的漏极连接电阻R6的下端,MOS管M32的栅极连接MOS管M31的漏极,MOS管M32的源极连接MOS管M33的漏极;MOS管M33的漏极连接端口IP2,MOS管M33的栅极连接MOS管M32的漏极,MOS管M33的源极连接端口SR4;一级跨导增强电路31包括MOS管M36、M37、M38、M39,端口SE1,端口SE2,端口VD1;二级跨导增强电路32包括MOS管M34、M35、M40、M41,端口SE3,端口SE4;MOS管M34的漏极连接端口SE3,MOS管M34的栅极连接MOS管M36的栅极,MOS管M34的源极连接MOS管M35的漏极;MOS管M35的漏极连接MOS管M34的源极,MOS管M35的栅极连接MOS管M35的漏极,MOS管M35的源极接地;MOS管M36的漏极连接端口SE1,MOS管M36的栅极连接MOS管M38的栅极,MOS管M36的源极连接MOS管M37的漏极;MOS管M37的漏极连接MOS管M36的源极,MOS管M37的栅极连接MOS管M39的栅极,MOS管M37的源极接地;MOS管M38的漏极连接端口SE2,MOS管M38的栅极连接端口VD1,MOS管M38的源极连接MOS管M39的漏极;MOS管M39的漏极连接MOS管M38的源极,MOS管M39的栅极连接MOS管M37的漏极,MOS管M39的源极接地;MOS管M40的漏极连接端口SE4,MOS管M40的栅极连接MOS管M38的栅极,MOS管M40的源极连接MOS管M41的漏极;MOS管M41的漏极连接MOS管M40的源极,MOS管M41的栅极连接MOS管M41的漏极,MOS管M41的源极接地。

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