專利名稱：一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線射頻通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及寬帶放大器，尤其涉及一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃鳎瑧?yīng)用于CMOS射頻集成接收器電路，用于實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)的放大。
背景技術(shù)：
在CMOS射頻集成接收器電路中，射頻信號(hào)經(jīng)過射頻放大后，下變頻為中頻信號(hào)， 中頻頻率的選擇和系統(tǒng)構(gòu)架有關(guān)，從幾MHz到幾十MHz不等。下變頻后的中頻信號(hào)，通過片上有源濾波器對(duì)帶外信號(hào)進(jìn)行抑制，之后經(jīng)過后端的自動(dòng)增益控制電路(AGC)進(jìn)一步放大，最后送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行量化編碼，供數(shù)字基帶處理。為降低有源濾波器的噪聲影響，通常會(huì)在有源濾波器前級(jí)加入一個(gè)增益級(jí)電路。當(dāng)中頻頻率較高，需要寬帶的放大器電路，采用常用的結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)消耗較多的功耗，且?guī)捯膊灰鬃龅煤芨摺：蠹?jí)的自動(dòng)增益控制電路中的放大器單元也要在同樣的帶寬下工作，此時(shí)消耗的功耗就會(huì)更大。目前的寬帶放大器尤其是自動(dòng)增益控制電路的放大器單元設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)高的頻率特性，都采用電阻做負(fù)載，此種電路結(jié)構(gòu)可以減小寄生電容，但是寬帶放大器輸出端的輸出電平通常不易調(diào)節(jié)，在增益和輸出電平之間存在著矛盾。已有文獻(xiàn)提出采用有源電阻做負(fù)載來實(shí)現(xiàn)高的頻率特性，雖可解決增益和輸出電平之間的矛盾，但是有源負(fù)載引入的寄生電容會(huì)導(dǎo)致帶寬減小，工作在較高頻率時(shí)，還會(huì)加大功耗。本發(fā)明為基于有源電阻負(fù)載的寬帶放大器，提出一種頻率補(bǔ)償技術(shù)，可解決增益和輸出電平之間的矛盾，既不會(huì)導(dǎo)致帶寬減小，在相同的功耗下，電路的帶寬能夠擴(kuò)大兩倍以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的缺陷，提出一種通過頻率補(bǔ)償技術(shù)從而提高了工作頻率范圍的寬帶放大器電路，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，采用差分輸?輸出電路結(jié)構(gòu)，其在于該寬帶放大器的電路構(gòu)成包括一個(gè)第一跨導(dǎo)放大單元；一個(gè)第二跨導(dǎo)單元，該跨導(dǎo)單元為反饋連接電路結(jié)構(gòu)，它和第一跨導(dǎo)放大單元串聯(lián)連接；兩個(gè)電阻，它嵌入連接到第二跨導(dǎo)單元中，用于頻率補(bǔ)償；以及兩個(gè)電容，用于等效于后級(jí)電路引入的容性負(fù)載。一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，其在于所述第一跨?dǎo)放大單元為差分輸入/輸出的電路結(jié)構(gòu)，它的兩個(gè)差分輸入端連接兩個(gè)差分輸入電壓信號(hào)；第一跨導(dǎo)放大單元的兩個(gè)差分輸出端，與嵌入兩個(gè)頻率補(bǔ)償電阻的兩個(gè)差分反饋端一一對(duì)應(yīng)串聯(lián)連接，還與兩個(gè)等效于負(fù)載的電容一一對(duì)應(yīng)并聯(lián)連接；第一跨導(dǎo)放大單元用于將輸入信號(hào)電壓放大并轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。
第一跨導(dǎo)放大單元差分輸出端和第二跨導(dǎo)單元的兩路差分輸入端串聯(lián)連接，第一跨導(dǎo)放大單元和第二跨導(dǎo)單元決定著該放大器寬帶的直流增益。一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，其在于所述第二跨?dǎo)單元為反饋連接電路結(jié)構(gòu)采用反饋連接形式，等效成一個(gè)負(fù)載電路；作為第一跨導(dǎo)放大單元的等效負(fù)載；等效負(fù)載表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，采用差分輸?輸出電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，該寬帶放大器的電路構(gòu)成包括一個(gè)第一跨導(dǎo)放大單元；一個(gè)第二跨導(dǎo)單元，該跨導(dǎo)單元為反饋連接電路結(jié)構(gòu)，它和第一跨導(dǎo)放大單元串聯(lián)連接；兩個(gè)電阻，它嵌入連接到第二跨導(dǎo)單元中，用于頻率補(bǔ)償；以及兩個(gè)電容，其電容值等效于后級(jí)電路引入的容性負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，其特征在于，所述第一跨?dǎo)放大單元為差分輸入/輸出的電路結(jié)構(gòu)，它的兩個(gè)差分輸入端連接兩個(gè)差分輸入電壓信號(hào)； 第一跨導(dǎo)放大單元的兩個(gè)差分輸出端，與嵌入兩個(gè)頻率補(bǔ)償電阻的第二跨導(dǎo)單元的兩個(gè)差分反饋端一一對(duì)應(yīng)串聯(lián)連接，還與兩個(gè)等效于后級(jí)電路負(fù)載的電容一一對(duì)應(yīng)并聯(lián)連接；第一跨導(dǎo)放大單元用于將輸入信號(hào)電壓放大并轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，其特征在于，所述第二跨?dǎo)單元為反饋連接電路結(jié)構(gòu)，它等效為一個(gè)負(fù)載電路；作為第一跨導(dǎo)放大單元的等效負(fù)載的表達(dá)式為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃鳎涮卣髟谟?，所述兩個(gè)頻率補(bǔ)償電阻均為MOSFET有源阻性元件，或?yàn)闇系姥谀ｋ娮?，分別集成嵌入連接于第二跨導(dǎo)單元輸出反饋端和第二跨導(dǎo)單元的輸入端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃鳎涮卣髟谟?，所述兩個(gè)頻率補(bǔ)償電阻各自與第二跨導(dǎo)單元相應(yīng)輸入端的寄生輸入電容構(gòu)成阻容低通濾波電路，該低通濾波電路用于通過環(huán)路負(fù)反饋?zhàn)饔?，為寬帶放大器的傳輸函?shù)中引入一個(gè)零點(diǎn)，使寬帶放大器的頻率工作范圍得到展寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，其特征在于，所述寬帶放大器中的第一跨?dǎo)放大單元為放大級(jí)模塊，該放大級(jí)模塊為帶有尾電流源的全差分跨導(dǎo)放大器結(jié)構(gòu)，節(jié)省功耗，并對(duì)共模信號(hào)起到良好的抑制作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，其特征還在于，所述寬帶放大器中的第一跨導(dǎo)放大單元為放大級(jí)模塊，該放大級(jí)模塊或?yàn)槿罘衷醇?jí)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，用于提高寬帶放大器的增益線性度，并對(duì)共模信號(hào)起到良好的抑制作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，其特征還在于，所述寬帶放大器中的第一跨導(dǎo)放大單元為放大級(jí)模塊，該放大級(jí)模塊還可或?yàn)閭尾罘挚鐚?dǎo)放大器結(jié)構(gòu)， 用于提高寬帶放大器的增益線性度，并適合低電源電壓工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，其特征在于，所述寬帶放大器中的第二跨?dǎo)單元，為帶有尾電流源的全差分跨導(dǎo)放大器的電路結(jié)構(gòu)，亦可采用與第一跨導(dǎo)放大單元相同的結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃鳎涮卣鬟€在于，所述寬帶放大器中的第二跨導(dǎo)單元，亦可為偽差分跨導(dǎo)放大器電路結(jié)構(gòu)，用于提高寬帶放大器的增益線性度，避免共模反饋電路的應(yīng)用，減小寄生電容，并節(jié)省功耗。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃鳎涮卣髟谟?，所述第一跨?dǎo)放大單元和嵌入頻率補(bǔ)償電阻的第二跨導(dǎo)單元的寬帶放大器集成模塊，作為優(yōu)選，采用CMOS 工藝實(shí)現(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11所述的一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，其特征在于，所述第二跨?dǎo)單元為差分輸入/輸出的反饋電路結(jié)構(gòu)，它的兩個(gè)差分輸出端與輸入端之間分別接入一個(gè)頻率補(bǔ)償電阻，該兩個(gè)頻率補(bǔ)償電阻一一嵌入連接到第二跨導(dǎo)單元的兩個(gè)反饋環(huán)路，構(gòu)成差分反饋電路結(jié)構(gòu)；第二跨導(dǎo)單元的負(fù)輸出的反饋端連接一個(gè)頻率補(bǔ)償電阻的一端，頻率補(bǔ)償電阻的另一端連接到第二跨導(dǎo)單元的的正輸入端；第二跨導(dǎo)單元的正輸出的反饋端連接另一個(gè)頻率補(bǔ)償電阻的一端，頻率補(bǔ)償電阻的另一端連接到第二跨導(dǎo)單元的負(fù)輸入端；第二跨導(dǎo)單元的負(fù)輸出端和正輸出端又對(duì)應(yīng)連接到第一跨導(dǎo)單元的正輸出端和負(fù)輸出端，第二跨導(dǎo)單元的兩個(gè)輸出端各并聯(lián)連接一個(gè)等效于負(fù)載的電容。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種頻率補(bǔ)償?shù)膶拵Х糯笃?，通過頻率補(bǔ)償提高放大器電路的工作頻率范圍。該寬帶放大器為差分輸入/輸出的電路結(jié)構(gòu)，其電路構(gòu)成包括第一跨導(dǎo)放大單元，等效為一個(gè)負(fù)載電路的第二跨導(dǎo)單元，兩個(gè)嵌入第二跨導(dǎo)單元反饋回路的頻率補(bǔ)償電阻，以及兩個(gè)等效后級(jí)電路引入負(fù)載的電容。第一跨導(dǎo)放大單元為差分輸入/輸出的電路結(jié)構(gòu)，它和反饋電路結(jié)構(gòu)的第二跨導(dǎo)單元為串聯(lián)連接。兩個(gè)頻率補(bǔ)償電阻各自與第二跨導(dǎo)單元相應(yīng)輸入端的寄生輸入電容構(gòu)成阻容低通濾波電路，該低通濾波電路用于通過環(huán)路負(fù)反饋?zhàn)饔?，為寬帶放大器的傳輸函?shù)中引入一個(gè)零點(diǎn)，使寬帶放大器的頻率工作范圍得到展寬。本發(fā)明作為基本放大器單元，應(yīng)用于接收機(jī)射頻模擬前端中，實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)的放大功能。還可用于其它系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)寬帶放大功能。
文檔編號(hào)H03F1/42GK102386859SQ20101026899
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者于云豐, 潘文光, 王良坤, 甘業(yè)兵, 馬成炎 申請(qǐng)人:杭州中科微電子有限公司