本發(fā)明涉及一種輸出級(jí)電路，尤其涉及一種可消除基板效應(yīng)并且應(yīng)用于半壓電源供應(yīng)的輸出級(jí)電路。

背景技術(shù)：
放大器(OperationalAmplifier)為模擬集成電路中常用的基本電路組件。為了減少功率消耗，公知的放大器電路在應(yīng)用上常會(huì)通過(guò)使用分區(qū)間的電源供應(yīng)來(lái)減少功率消耗。舉例來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參考圖1，圖1為公知使用分區(qū)間電源供應(yīng)的一放大器電路10的示意圖。如圖1所示，放大器電路10包括一放大器OP1與一放大器電路OP2。放大器OP1通過(guò)一第一電源端PW1接收一第一電壓VDD，以及通過(guò)一第二電源端PW2接收一第二電壓VDDH。放大器OP2通過(guò)第二電源端PW2接收第二電壓VDDH，并通過(guò)一第三電源端PW3耦接于一地端GND。在此情況下，若第二電壓VDDH的電位為第一電壓VDD的電位的一半，也就是說(shuō)，放大器OP1與放大器OP2應(yīng)用于半壓電源供應(yīng)，此時(shí)，放大器電路10為半壓運(yùn)算放大器(halfsupplyvoltageOP)。放大器OP1的供應(yīng)電壓介于VDD至1/2VDD之間，放大器OP2的供應(yīng)電壓介于1/2VDD至地端電位之間。在此情況下，放大器OP1的輸出區(qū)間將會(huì)介于VDD至1/2VDD之間，而放大器OP2的輸出區(qū)間將會(huì)介于1/2VDD至地端電位之間，如此一來(lái)，將可大幅降低放大器電路10的功率消耗。然而，使用分區(qū)間電源供應(yīng)的放大器電路雖可降低功率的消耗，但卻可能因而產(chǎn)生基板效應(yīng)(bodyeffect)，導(dǎo)致輸出級(jí)電路無(wú)法正常偏壓的問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參考圖2，圖2為圖1中的放大器OP1的示意圖。如圖2所示，放大器OP1包括一輸出級(jí)電路202。輸出級(jí)電路202是由一晶體管NOUT與一晶體管POUT，以一圖騰柱形式串接而成。由于晶體管NOUT的基極通常會(huì)連接至電路中的最低電位，即地端GND的電位。而此時(shí)放大器OP1的電源供應(yīng)區(qū)間是介于VDD至1/2VDD之間，因此，晶體管NOUT的源極電位為1/2VDD。在此情況下，便會(huì)有基板效應(yīng)的情形發(fā)生，因此晶體管NOUT的臨界電壓(thresholdvoltage)將因而提高。對(duì)于放大器OP1中用來(lái)提供大電流以驅(qū)動(dòng)后級(jí)負(fù)載的輸出級(jí)電路202而言，一旦基板效應(yīng)非常嚴(yán)重時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致晶體管NOUT的柵極電位提高，而使得晶體管NB1關(guān)閉，此時(shí)當(dāng)輸出級(jí)電路202的輸出電流被晶體管NOUT限制在極小電流的情況時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致放大器OP1無(wú)法正常動(dòng)作。同樣地，請(qǐng)參考圖3，圖3為圖1中的放大器OP2的示意圖。放大器OP2，放大器OP2包括一輸出級(jí)電路302。輸出級(jí)電路302是由一晶體管NOUT與一晶體管POUT，以一圖騰柱形式串接而成。由于晶體管POUT的基極通常會(huì)連接至電路中的最高電位，即VDD的電位。而此時(shí)放大器OP2的電源供應(yīng)區(qū)間是介于1/2VDD至地端電位之間，因此，晶體管POUT的源極電位為1/2VDD。在此情況下，也會(huì)有基板效應(yīng)的情形發(fā)生而使晶體管POUT的臨界電壓提高，當(dāng)基板效應(yīng)非常嚴(yán)重時(shí)，晶體管POUT的值即電位將會(huì)降低到使晶體管PB1關(guān)閉。同樣地放大器OP2也會(huì)無(wú)法正常動(dòng)作。在公知技術(shù)中，為了解決應(yīng)用于分區(qū)間電源供應(yīng)時(shí)所造成的基板效應(yīng)，通常會(huì)使用特殊制程來(lái)提供獨(dú)立的P型阱以及獨(dú)立的N型阱，從而消除前述的基板效應(yīng)。然而，使用特殊制程將會(huì)大幅提高集成電路的制造成本，這對(duì)集成電路設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)是不樂(lè)見(jiàn)的結(jié)果。因此如何研發(fā)出不需繁瑣與昂貴的制程，又能解決分區(qū)間電源供應(yīng)時(shí)所造成的基板效應(yīng)的方法，是目前亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此，本發(fā)明主要提供一種應(yīng)用于半電源供應(yīng)區(qū)間的可消除基板效應(yīng)的輸出級(jí)電路。本發(fā)明公開(kāi)一種輸出級(jí)電路，包括一第一晶體管，包括一第一端，耦接于一第一端點(diǎn)，一第二端，耦接于一輸出端，一第三端，耦接于一輸入端，用來(lái)接收一輸入電壓，以及一第四端，耦接于一第一電源端，用來(lái)接收一第一電壓；一第二晶體管，包括一第一端，耦接于一第二端點(diǎn)，一第二端，耦接于該輸出端；一第三端，耦接于該輸入端，用來(lái)接收該輸入電壓，以及一第四端，耦接于一地端；以及一電流源，耦接于該輸出端，用來(lái)提供一穩(wěn)態(tài)電流。在此配合下列圖示、實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明及權(quán)利要求書(shū)，將上述及本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點(diǎn)詳述在后。附圖說(shuō)明圖1為公知使用分區(qū)間電源供應(yīng)的一放大器電路的示意圖。圖2為圖1中的一放大器的示意圖。圖3為圖1中的另一放大器的示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例一輸出級(jí)電路的示意圖。圖5A與圖5B為本發(fā)明實(shí)施例的晶體管的電壓電流特性曲線圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例一輸出級(jí)電路的另一示意圖。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：10放大器電路202、302、40、60輸出級(jí)電路400、402、600、602、NB1、NOUT、PB1、POUT晶體管404、604電流源C1第一曲線C2第二曲線GND地端ID_P、ID_N、I_BIAS、ID電流IN輸入端OP1、OP2放大器OUT輸出端PW1第一電源端PW2第二電源端PW3第三電源端VDD第一電壓VDD_H第二電壓VIN、VOUT電壓具體實(shí)施方式請(qǐng)參考圖4，圖4是本發(fā)明實(shí)施例的一輸出級(jí)電路40的示意圖。輸出級(jí)電路40是應(yīng)用于圖1所示的放大器OP1的一輸出級(jí)電路。假設(shè)輸出級(jí)電路40應(yīng)用于半電源供應(yīng)，且供應(yīng)電壓介于VDD至1/2VDD之間，即第二電壓VDDH為1/2VDD。輸出級(jí)電路40用來(lái)根據(jù)一輸入端IN的一輸入電壓VIN，產(chǎn)生一輸出電壓VOUT并通過(guò)一輸出端OUT傳送出輸出電壓VOUT。如圖4所示，輸出級(jí)電路40包括晶體管400、402以及一電流源404。晶體管400、402以一圖騰柱形式串接。晶體管400是一P型金氧半場(chǎng)效晶體管，用來(lái)提供一電流ID_P至輸出端OUT。晶體管402是一N型金氧半場(chǎng)效晶體管，用來(lái)提供一電流ID_N至輸出端OUT。晶體管400與晶體管402的源極分別連接至第一電源端PW1與第二電源端PW2，以接收第一電壓VDD與第二電壓VDD_H，晶體管400與晶體管402的基極分別連接至第一電源端PW1與地端GND。電流源404耦接于輸出端OUT，并且電流源404為一定電流源，可用來(lái)提供一穩(wěn)態(tài)電流I_BIAS。在電路操作時(shí)，由于晶體管402的基極與源極分別接收了不同的電壓大小，因此晶體管402將會(huì)發(fā)生基板效應(yīng)。同時(shí)，由于輸入電壓VIN為一正常偏壓點(diǎn)時(shí)，輸出級(jí)電路40通常需持續(xù)產(chǎn)生一穩(wěn)態(tài)電流。在此情況下，晶體管402處在不導(dǎo)通狀態(tài)，而所需的穩(wěn)態(tài)電流將會(huì)由電流源404所提供的穩(wěn)態(tài)電流I_BIAS來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)輸入電壓VIN上升時(shí)，代表輸出電壓VOUT會(huì)下降，在此情況下，晶體管402將會(huì)被導(dǎo)通，來(lái)提供額外電流以下拉輸出電壓VOUT的電位。如此一來(lái)，發(fā)生基板效應(yīng)的晶體管402與電流源404的結(jié)合可等效于無(wú)發(fā)生基板效應(yīng)的晶體管。也就是說(shuō)，輸出級(jí)電路40在半電壓電源供應(yīng)的情況下，通過(guò)晶體管402與電流源404的協(xié)同操作，使得原本受基板效應(yīng)影響的輸出級(jí)電路40可以正常地偏壓電流，且瞬時(shí)充放電行為也可正常的運(yùn)作而具有不受偏壓電流限制的驅(qū)動(dòng)能力。進(jìn)一步地，由于本發(fā)明在晶體管402的漏極端加上電流源404，并且電流源404所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)電流I_BIAS可用來(lái)取代晶體管402在穩(wěn)態(tài)時(shí)的直流電流。因此，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，晶體管402為關(guān)閉的狀態(tài)。當(dāng)需要對(duì)負(fù)載放電時(shí)，晶體管400與晶體管402的柵極電位將會(huì)上升，使得晶體管402導(dǎo)通來(lái)進(jìn)行放電，如此一來(lái)，放電電流將不會(huì)受限于電流源404所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)電流I_BIAS，當(dāng)外部負(fù)載放電到達(dá)一定程度時(shí)晶體管402的柵極電位會(huì)下降至原始偏壓點(diǎn)而讓晶體管402關(guān)閉。換言之，由以上放電行為可知，發(fā)生基板效應(yīng)的晶體管402與電流源404的結(jié)合可等效成無(wú)發(fā)生基板效應(yīng)的晶體管。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參考圖5A及圖5B，其中，圖5A為晶體管402的電壓電流特性曲線圖。第一曲線C1為晶體管402沒(méi)有發(fā)生基板效應(yīng)時(shí)的特性曲線，第二曲線C2為晶體管402發(fā)生基板效應(yīng)時(shí)的特性曲線。如圖5A中的第一曲線C1所示，當(dāng)晶體管402處在正常偏壓點(diǎn)時(shí)，晶體管402會(huì)產(chǎn)生一穩(wěn)態(tài)電流I_BIAS，且隨著輸入電壓VIN的上升，輸出電流ID_N也會(huì)隨之上升。另一方面，如圖5A中的第二曲線C2所示，當(dāng)發(fā)生基板效應(yīng)的晶體管402處在該正常偏壓點(diǎn)時(shí)，由于基板效應(yīng)造成晶體管402的臨界電壓上升，晶體管402的電流可能會(huì)被限制在一極小電流，造成輸出級(jí)電路40無(wú)法正常工作。請(qǐng)繼續(xù)參考圖5B，利用電流源404來(lái)提供穩(wěn)態(tài)電流I_BIAS，以實(shí)現(xiàn)原先晶體管402所需提供的穩(wěn)態(tài)電流I_BIAS，就相當(dāng)于將曲線C2往上平移(即掛載電流源404)，曲線C2將可等效于曲線C1。如此一來(lái)，電流源404與晶體管402的結(jié)合的瞬時(shí)充放電行為可相似于無(wú)發(fā)生基板效應(yīng)的晶體管的瞬時(shí)充放電行為。也就是說(shuō)，通過(guò)電流源404來(lái)輔助輸出級(jí)電路40，使得原本受基板效應(yīng)影響的輸出級(jí)電路40，可以正常的偏壓電流，并且不受偏壓電流限制的驅(qū)動(dòng)能力，而可消除晶體管402原先受基板效應(yīng)的影響。另一方面，請(qǐng)參考圖6，圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的一輸出級(jí)電路60的示意圖。值得注意的是，由于圖6的輸出級(jí)電路60與圖4的輸出級(jí)電路40中具有相同名稱(chēng)的組件具有類(lèi)似的運(yùn)作方式與功能，因此為求說(shuō)明書(shū)內(nèi)容簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，詳細(xì)說(shuō)明便在此省略，該些組件的連結(jié)關(guān)系如圖6所示，在此不再贅述。輸出級(jí)電路60應(yīng)用于圖1所示的放大器OP2的一輸出級(jí)電路，用來(lái)根據(jù)一輸入端IN的一輸入電壓VIN，在一輸出端OUT輸出一輸出電壓VOUT。假設(shè)輸出級(jí)電路60應(yīng)用于半電源供應(yīng)，且供應(yīng)電壓介于1/2VDD至地端電位之間，即第二電壓VDDH為1/2VDD。輸出級(jí)電路60包括一晶體管600、一晶體管602以及一電流源604。電流源604耦接于輸出端OUT，并且電流源604為一定電流源，可用來(lái)提供一穩(wěn)態(tài)電流I_BIAS。與圖4的輸出級(jí)電路40不同的是，晶體管600與晶體管602的源極分別連接至第二電源端PW2與地端GND，以接收第二電壓VDD_H與地端電位，而晶體管600與晶體管602的基極分別連接至第一電源端PW1與地端GND。同樣地，在輸出級(jí)電路60中，當(dāng)輸入電壓VIN為一正常偏壓點(diǎn)時(shí)，輸出級(jí)電路60需持續(xù)產(chǎn)生一穩(wěn)態(tài)電流，在此狀況下，晶體管600不導(dǎo)通，而所需的穩(wěn)態(tài)電流將會(huì)由電流源604所提供的的穩(wěn)態(tài)電流I_BIAS來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)輸入電壓VIN下降時(shí)，代表輸出電壓VOUT需上升，在此情況下，晶體管600導(dǎo)通，以提供額外電流提高輸出電壓VOUT。如此一來(lái)，發(fā)生基板效應(yīng)的晶體管600與電流源604將可等效于一無(wú)發(fā)生基板效應(yīng)的晶體管。詳細(xì)充放電行為可參考輸出級(jí)電路40，為求簡(jiǎn)潔，在此不贅述。如此一來(lái)，輸出級(jí)電路60在半電壓電源供應(yīng)的情況下，通過(guò)晶體管602與電流源604的協(xié)同操作，使得原本受基板效應(yīng)影響的輸出級(jí)電路60可以正常的偏壓電流，且瞬時(shí)充放電行為也可正常的運(yùn)作而具有不受偏壓電流限制的驅(qū)動(dòng)能力。要注意的是，本發(fā)明的精神在通過(guò)掛載一定電流源在應(yīng)用于半電壓電源供應(yīng)的輸出級(jí)電路，以消除輸出級(jí)電路中的基板效應(yīng)。當(dāng)然依據(jù)不同應(yīng)用，本領(lǐng)域熟知技藝者可據(jù)以做出適當(dāng)變化或修改。例如，只要能使輸出級(jí)電路40產(chǎn)生正確的輸出電壓VOUT，晶體管400的柵極與晶體管402的柵極可耦接于不同輸入端點(diǎn)。綜上所述，在公知技術(shù)中，當(dāng)輸出級(jí)電路應(yīng)用于半電源供應(yīng)時(shí)，通常必須使用特殊制程來(lái)提供獨(dú)立的P型阱以及獨(dú)立的N型阱，來(lái)防止基板效應(yīng)的發(fā)生。相較之下，本發(fā)明的輸出級(jí)電路在半電壓電源供應(yīng)的情況下，使用定電流源來(lái)輔助運(yùn)算放大器的運(yùn)作，使得原本受基板效應(yīng)影響的輸出級(jí)電路可以正常的偏壓電流，且瞬時(shí)充放電行為也可正常的運(yùn)作而具有不受偏壓電流限制的驅(qū)動(dòng)能力，如此一來(lái)，將能完全地消除基板效應(yīng)所帶來(lái)的影響。再者，本發(fā)明不需使用特殊制程來(lái)提供獨(dú)立的P型阱以及獨(dú)立的N型阱，因此可有效地節(jié)省集成電路的制造成本。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。