专利名称：可切换工作模式的放大器电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子领域，特别是涉及适用于数字电子电路系统，例如微控制器等集成电路中的放大器和振荡器电路。
背景技术：
数字电子系统中，例如被称为微控制器单元(MCUs)或单片式微型电子计算机的微控制器，使用一种片内放大器电路来产生内时钟信号。图1是现有放大器电路100的电路原理图。所述放大器电路100包括放大器1，所述放大器1包括P沟道增强型金属-氧化物-半导体场效应晶体管(下面称为PMOS晶体管)TRl和η沟道增强型金属_氧化物_半导体场效应晶体管(下面称为NMOS晶体管)TR2。所述放大器电路100还包括ρ沟道耗尽型金属_氧化物_半导体场效应晶体管TR3和η沟道耗尽型金属-氧化物-半导体场效应晶体管TR4。晶体管TR1、TR2共漏共基的串联，晶体管TR3串联在晶体管TRl和电源VDD之间，晶体管TR4串联在晶体管TR2和地之间，在图中电源两端用字母VDD和地符号来表示， VDD相对地为正，TR3的栅级偏置电压为VBP，TR4的栅级偏置电压为VBN。晶体管TR3及 TR4都是正常导通型的。晶体管TR3的栅极电位为高时，晶体管TR3导通，但其导通电阻比较高。当晶体管TR3的栅极电位为低电位时，晶体管TR3具有比较低的电阻导通。当晶体管TR4的栅极电位为低电位时，它具有比较高的电阻导通，而当晶体管TR4的栅极电位为高时，其具有比较低的电阻导通。所述放大器1的输入端2连接到晶体管TRl和TR2的栅极端、反馈电阻Rl的一端以及第一外引线INO ；所述放大器1的输出端3连接到晶体管TRl和TR2的漏极端、反馈电阻Rl的另一端以及第二外引线IN1，另外所述输出端3还连接到另一反相器INVl的输入端。所述反相器INVl的输出是送到例如微控制器的中央处理单元(CPU，未示出)作为时钟信号，这样所述放大器电路100就用在了所述微控制器上。所述放大器电路100可以工作在两种模式下。在工作在第一模式时，第一外引线 INO和第二外引线mi连接到外谐振器电路(如晶体谐振器)，所述晶体谐振器决定着所述放大器1的振荡频率。在工作在第二模式时，除了晶体谐振器连接到第一外引线INO和第二外引线IN1，一选频电路也被连接到放大器1的第一外引线INO和第二外引线mi之间，从而改变放大器1的频率响应能力。为了激励应用在第一模式中的晶体谐振器，所述放大器电路100的放大器1要有一定的频率输出能力。所述放大器1有一定频率输出能力的基本意思是，对应晶体谐振器的工作频率，放大器1的频率响应应该对工作频率的时钟信号有放大作用，对非工作频率的频率段有一定抑制作用。在应用第二模式时，所述放大器1的高频率的响应能力希望被增强。这样，一般是再并接上一选频率电路，如一个电阻串联一个电容组成的电路支路。然而，不管选频率电路如何连接，放大器电路的频率响应不能同时适应两种模式的频率响应。因此，有必要提出改进的方案来克服上述问题，以提高电路使用上的灵活性，从而也提高集成电路产品生产的效率。
发明内容因此，本发明的一个目的在于提供一种放大器电路，以提高两种模式电路使用上的切换上的方便性。根据本发明的第一方面，本发明提供一种放大器电路，其包括具有输入端和输出端的放大器，所述放大器电路还包括串联在所述放大器的输入端和输出端之间的选频电路和开关电路，所述放大器电路具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式时，控制所述开关电路截止使得所述放大器的输入端不通过所述选频电路连接至所述放大器的输出端，在第二工作模式时，控制所述开关电路导通使得所述放大器的输入端通过所述选频电路连接至所述放大器的输出端。进一步的，所述开关电路包括有一控制其导通和截止的控制端，所述控制端接收
一控制信号。更进一步的，所述开关电路为一个ρ沟道场效应晶体管和一个η沟道场效应晶体管组成的传输门，所述控制信号直接连接到所述P沟道场效应晶体管的栅极，所述控制信号经过反相器连接到所述η沟道场效应晶体管的栅极。进一步的，所述选频电路包括串联的电阻和电容。进一步的，所述放大器包括共漏共基连接的第一 ρ沟道场效应晶体管和第一 η沟道场效应晶体管，其中两个晶体管的栅极为所述放大器的输入端，两个晶体管的漏极为所述放大器的输出端。更进一步的，所述放大器的输入端的信号经由一对反相器产生的所述放大器电路的输出信号。更进一步的，所述放大器电路还包括有与第一 P沟道场效应晶体管并联的第二 P 沟道场效应晶体管和与第一 η沟道场效应晶体管串联的第二 η沟道场效应晶体管，第二 P 沟道场效应晶体管的栅极和第二 η沟道场效应晶体管的栅极共同接收一使能信号。更进一步的，所述放大器电路还包括有与第一 ρ沟道场效应晶体管串联的第二 ρ 沟道场效应晶体管和与第一 η沟道场效应晶体管并联的第二 η沟道场效应晶体管，第二 P 沟道场效应晶体管的栅极和第二 η沟道场效应晶体管的栅极共同接收一使能信号。更进一步的，外谐振器电路被连接到所述放大器的输入端和输出端。更进一步的，所述放大器的输入端之间连接有一个反馈电阻。与现有技术相比，本发明中的放大器电路在第二模式时在放大器的输入端和输出端连接一个选频电路，从而改变了所述放大器电路的率频带响应，从而增加了放大器电路在两种工作模式下的使用方便性；
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。其中图1是现有放大器电路的电路原理图；图2是本发明中的放大器电路在第一实施例中的电路原理图；和
图3是本发明中的放大器电路在第二实施例中的电路原理图。
具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。图2是本发明中的放大器电路在第一实施例200中的原理图。所述放大器电路200 包括有放大器11。所述放大器11相似于现有技术中的放大器1，其包括PMOS晶体管TR23 和NMOS晶体管TR24。所述放大器电路200也包括有PMOS晶体管TR5和NMOS晶体管TR6。 晶体管TR23、TR24共漏共基的串联，晶体管TR5串联在晶体管TR23和电源VDD之间，晶体管TR6串联在晶体管TR24和地之间，其中VDD和地符号分别表示电源的两端，VDD相对地为正，TR5的栅级偏置电压为VBP，TR6的栅级偏置电压为VBN。晶体管TR5及TR6都是正常导通型的。当晶体管TR5的栅极电位为高时，晶体管TR5导通，但其导通电阻比较高。当晶体管TR5的栅极电位为低电位时，晶体管TR5具有比较低的电阻导通。当晶体管TR6的栅极电位为低电位时，它具有比较高的电阻导通，而当晶体管TR6的栅极电位为高时，其具有比较低的电阻导通。晶体管TR23和TR24的栅极为所述放大器11的输入端12，其连接到第一外引线 ΙΝ0。晶体管TR23和TR24的漏极为所述放大器11的输出端13，其连接到第二外引线IN1。 所述输出端13还连接到与图1的反相器INVI相似的另一反相器INV2。相似于现有技术中的反馈电阻R1，反馈电阻R21连接在第一外引线INO和第二外引线mi之间。所述放大器电路200还包括有串联在第一外引线INO和第二外引线mi之间的选频电路和开关电路。在这个实施例中，所述选频电路为串联的电阻R2和电容C2，所述开关电路为一个传输门14，其中所述电阻R2的一端接第一外引线ΙΝ0，电容C2的一端接所述传输门14的一个连接端，所述传输门14的另一个连接端接第二外引线IN1。所述传输门14 由PMOS晶体管TR7和NMOS晶体管TR8并联组成，当晶体管TR7的栅电位为低电位和晶体管TR8的栅电位为高时，这两个晶体管都导通，当晶体管TR7的栅电位为高，而晶体管TR8 的栅电位为低电位时，这两晶体管都关断。控制信号(CONT)直接连接到晶体管TR7的栅极，此控制信号(CONT)经一个反相器INV3反相后被送到晶体管TR8的栅极。当在微控制器中采用所述放大器电路200时，可以通过使所述微控制器的软件置 “1”或清除标志位来产生控制信号(CONT)。在此实施例中，所述放大器电路200可以工作在第一模式和第二模式下。工作在第一模式时，外晶体谐振器(未示出)被连接到第一外引线INO和第二外引线IN1，设置所述标志位以便使控制信号CONT为高，此时传输门14截止，将所述选频电路从第一外引线INO和第二外引线mi之间去除。在这模式下，第一实施例以与图1的现有放大器电路基本上相同的方式运行。工作在第二模式时，外晶体谐振器被连接到第一外引线INO和第二外引线IN1，清除所述标志位以便使控制信号CONT为低，此时传输门14导通，从而将所述选频电路连接在第一外引线INO和第二外引线mi之间，从而改变放大器11的频率响应能力。图3是本发明中的放大器电路在第二实施例300中的电路原理图。所述放大器电路300包括相似于第一实施例中的放大器11的放大器21，其包括PMOS晶体管TRlO和NMOS晶体管TR11，它们的栅极22连接到第一外引线ΙΝ0，而它们的漏极23连接到第二外引线IN1。所述放大器电路300的输出是从放大器21的输入端22的信号经由另一对反相器 INV4和INV5产生的。相似于现有技术中的反馈电阻R1，反馈电阻R31连接在第一外引线 INO和第二外引线INl之间。所述放大器电路300还包括有使能电路，其包括PMOS晶体管TR12和NMOS晶体管TR13。晶体管TR12和TRlO并联连接，并位于VDD和放大器21的输出端23之间。晶体管TR13和TRll串联连接，并位于放大器21的输出端23和地之间。使能信号EN连接至晶体管TR12和TR13的栅极。在使能信号为低时，所述晶体管TR12导通，所述晶体管TR13截止，所述放大器21的输出端23被锁定为高电平，所述放大器21处于非使能状态。在使能信号为高时，所述晶体管TR12截止，所述晶体管TR13导通，所述放大器21的输出端23与图1中的放大器1一样处于使能状态。所述放大器电路300还包括有相似于第一实施例中的串联在第一外引线INO和第二外引线mi之间的选频电路和开关电路。在这个实施例中，所述选频电路为串联的电阻 R2和电容C2，所述开关电路为与第一实施例中的传输门14相似的传输门M。所述传输门 24由PMOS晶体管TR15和NMOS晶体管TR14并联组成，当晶体管TR15的栅电位为低电位和晶体管TR14的栅电位为高时，这两个晶体管都导通，当晶体管TR15的栅电位为高，而晶体管TR14的栅电位为低电位时，这两晶体管都关断。所述放大器电路300电路的两种模式的切换由控制信号(CONT)控制，此控制信号被送到晶体管TR15的栅极和反相器1NV6。由反相器INV6输出的反相后的控制信号被送到晶体管TR14的栅极。在第一工作模式中，使能信号(EN)为高，晶体管TR12被关断，而晶体管TR13被导通，外晶体谐振器连接到第一外引线INO和第二外引线IN1，控制信号(CONT)为高，晶体管 TR14和TR15被关断，将所述选频电路从第一外引线INO和第二外引线1附之间去除。在这一工作模式中，与图1的现有放大器电路基本上相同的方式运行。在第二工作模式中，使能信号(EN)为高，晶体管TR12被关断，而晶体管TR13被导通，外晶体谐振器连接到第一外引线INO和第二外引线IN1。控制信号CONT为低，晶体管 TR14和TR15被导通。将电路电阻R2和电容C2之路引入所述放大器电路。在这一工作模式中，改变了放大器21的频率响应能力。上述的实施例可以用许多方式来改变。例如，控制信号(CONT)和控制信号(EN)可以在另一个外引线通过输入而产生，而不是由标志位来产生。控制信号的极性可以倒过来。 第一实施例的输出信号可以像第二实施例那样，从放大器11的输入端12产生。在两个实施例中，所述开关电路可以不是传输门，而且其他形式的开关，比如开关晶体管或MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)开关，继电器等，所述选频电路也可以是其它形式的电路， 比如电感和电容串联或并联组成的选频电路，电阻和电容并联组成的选频电路等。在第二实施例中，使能信号EN为非使能时，放大器21的输出端23可以保持在低电平而不是高电平，办法是将晶体管TR12与晶体管TRlO串联连接，将晶体管TR13与晶体管TRll并联连接， 并且给晶体管TR12和TR13的栅极提供非反相控制信号。本文中的“连接”的含义包括直接连接、间接连接或其他显而易见的连接方式。上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式
。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式
所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。 相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式
。
权利要求
1.一种放大器电路，其包括具有输入端和输出端的放大器，其特征在于，所述放大器电路还包括串联在所述放大器的输入端和输出端之间的选频电路和开关电路， 所述放大器电路具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式时，控制所述开关电路截止使得所述放大器的输入端不通过所述选频电路连接至所述放大器的输出端，在第二工作模式时，控制所述开关电路导通使得所述放大器的输入端通过所述选频电路连接至所述放大器的输出端。
2.根据权利要求1所述的放大器电路，其特征在于所述开关电路包括有一控制其导通和截止的控制端，所述控制端接收一控制信号。
3.根据权利要求2所述的放大器电路，其特征在于所述开关电路为一个ρ沟道场效应晶体管和一个η沟道场效应晶体管组成的传输门，所述控制信号直接连接到所述P沟道场效应晶体管的栅极，所述控制信号经过反相器连接到所述η沟道场效应晶体管的栅极。
4.根据权利要求1所述的放大器电路，其特征在于所述选频电路包括串联的电阻和电容。
5.根据权利要求1-4任一所述的放大器电路，其特征在于所述放大器包括共漏共基连接的第一 P沟道场效应晶体管和第一 η沟道场效应晶体管，其中两个晶体管的栅极为所述放大器的输入端，两个晶体管的漏极为所述放大器的输出端。
6.根据权利要求5所述的放大器电路，其特征在于所述放大器的输入端的信号经由一对反相器产生的所述放大器电路的输出信号。
7.根据权利要求5所述的放大器电路，其特征在于所述放大器电路还包括有与第一 P沟道场效应晶体管并联的第二 P沟道场效应晶体管和与第一 η沟道场效应晶体管串联的第二 η沟道场效应晶体管，第二 P沟道场效应晶体管的栅极和第二η沟道场效应晶体管的栅极共同接收一使能信号。
8.根据权利要求5所述的放大器电路，其特征在于所述放大器电路还包括有与第一 P沟道场效应晶体管串联的第二 P沟道场效应晶体管和与第一 η沟道场效应晶体管并联的第二 η沟道场效应晶体管，第二P沟道场效应晶体管的栅极和第二η沟道场效应晶体管的栅极共同接收一使能信号。
9.根据权利要求5所述的放大器电路，其特征在于外谐振器电路被连接到所述放大器的输入端和输出端。
10.根据权利要求5所述的放大器电路，其特征在于所述放大器的输入端之间连接有一个反馈电阻。
全文摘要
本发明涉及一种放大器电路，其包括具有输入端和输出端的放大器，外谐振器电路被连接到所述放大器的输入端和输出端。所述放大器电路还包括串联在所述放大器的输入端和输出端之间的选频电路和开关电路。所述放大器电路具有第一工作模式和第二工作模式。在第一工作模式时，控制所述开关电路截止使得所述放大器的输入端不通过所述选频电路连接至所述放大器的输出端。在第二工作模式时，控制所述开关电路导通使得所述放大器的输入端通过所述选频电路连接至所述放大器的输出端，这样，可以改变第二工作模式时的频率响应能力。同时，也可以方便两种工作模式的切换。
文档编号H03G3/00GK102332880SQ20111020850
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者汪平, 阮胜峰 申请人:无锡金奇微电子有限公司