專(zhuān)利名稱(chēng)：一種全差分功率電流放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種全差分功率電流放大器。
背景技術(shù)：
阻抗匹配是寬帶放大器的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。常見(jiàn)的寬帶(或超寬帶)放大器的電路結(jié)構(gòu)，如共柵極(或共基極)放大器、分布式放大器、以及阻性電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器等，其阻抗匹配是與噪聲、線性度以及功耗或芯片面積等重要參數(shù)之間是相關(guān)的，即其阻抗匹配的實(shí)現(xiàn)是以惡化噪聲，或降低線性度，或增加功耗或芯片面積等為代價(jià)來(lái)?yè)Q取的。其次，這些在放大器在寬帶內(nèi)不具有精確定義的輸入阻抗及傳遞函數(shù)，因此其帶內(nèi)增益不平坦。第三，這些放大器的輸出信號(hào)為功率信號(hào)，因此放大器的輸出端也需要阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。第四，這些放大器的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)均為單端信號(hào)，因此其抗干擾信號(hào)的能力差，不適合遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)。本發(fā)明的一種全差分功率電流放大器，目前尚無(wú)相關(guān)的文獻(xiàn)介紹，亦未搜索到相關(guān)的專(zhuān)利文件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的和要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種全差分功率電流放大器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種全差分功率電流放大器，由有源放大網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成；所述有源放大網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)相同的第一標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I和第二標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I組成，所述反饋網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)相同的第一變壓器2和第二變壓器2以及無(wú)源器件3組成；其中所述的第一標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I和第二標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I的同相輸入端與輸入差分的功率信號(hào)相連接；所述的第一變壓器2初級(jí)線圈的同名端與所述的第一標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I的反向輸出端相連，其異名端與負(fù)載的一端相連；所述的第一變壓器2次級(jí)線圈的同名端與所述的第一標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I的同相輸入端相連，其異名端接地；所述的第二變壓器2初級(jí)線圈的同名端與所述的第二標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I的反向輸出端相連，其異名端與負(fù)載的另一端相連；所述的第二變壓器2次級(jí)線圈的同名端與所述的第二標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I的同相輸入端相連，其異名端接地；所述的無(wú)源器件3的一端同時(shí)連接所述的第一標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I的反相輸入端和同相輸出端，其另一端同時(shí)連接所述的第二標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I的反相輸入端和同相輸出端；所述的第一、第二標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I的反相輸出端輸出的差分電流信號(hào)分別流經(jīng)第一、第二變壓器2的初級(jí)線圈后輸出至負(fù)載。上述的第一、第二標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I的輸出信號(hào)是電流信號(hào)。上述的第一、第二變壓器2構(gòu)成兩個(gè)組態(tài)為電流并聯(lián)的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，無(wú)源器件3構(gòu)成兩個(gè)組態(tài)為電流串聯(lián)的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。
上述的第一、第二變壓器2同時(shí)具有高匝數(shù)比和高磁感應(yīng)系數(shù)。上述的無(wú)源器件3可以是電阻、電感或微帶線中的任一種。本發(fā)明的一種全差分功率電流放大器具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果I、由于本發(fā)明的一種全差分功率電流放大器中的阻抗匹配、噪聲以及失真的設(shè)計(jì)是正交的，因此其在寬帶內(nèi)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配、低噪聲以及高線性度；2、由于本發(fā)明的一種全差分功率電流放大器在寬帶內(nèi)具有精確定義的輸入阻抗及傳遞函數(shù)，因此其在寬帶內(nèi)能實(shí)現(xiàn)良好的阻抗匹配，且?guī)?nèi)增益平坦；3、由于本發(fā)明的一種差分功率電流放大器的輸出信號(hào)為電流信號(hào)，因此其輸出端不需要阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；4、由于本發(fā)明的一種全差分功率電流放大器的輸入輸出信號(hào)均為差分信號(hào)，因此其共模抑制比高、傳輸距離遠(yuǎn)。


圖I是本發(fā)明的原理示意圖；圖2是圖I的具體實(shí)施電路圖；圖中1.標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)，2.變壓器，3.無(wú)源器件。
具體實(shí)施例方式為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的規(guī)定。圖2所不為圖I的一種基于CMOS工藝的具體實(shí)施電路圖。如圖I和圖2所不,一種全差分功率電流放大器，由有源放大網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成；其中，所述有源放大網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)相同的標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I組成，所述反饋網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)組態(tài)為電流并聯(lián)的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)和兩個(gè)組態(tài)為電流串聯(lián)的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)組成。所述的兩個(gè)電流并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)分別由兩個(gè)相同的變壓器2實(shí)現(xiàn)。所述的兩個(gè)電流串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)由單個(gè)的無(wú)源器件3實(shí)現(xiàn)。在圖2中，所述的第一標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I由晶體管VF1、VF3和VF4構(gòu)成的兩級(jí)放大器實(shí)現(xiàn)，其中其輸入級(jí)由共源極放大器VFl組成，其輸出級(jí)由全差分放大器VF3和VF4組成；所述的第二標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I由晶體管VF2、VF5和VF6構(gòu)成的與所述的第一標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)I對(duì)稱(chēng)的兩級(jí)放大器實(shí)現(xiàn)，其中其輸入級(jí)由共源極放大器VF2組成，其輸出級(jí)由全差分放大器VF5和VF6組成。晶體管VF7 VF16為晶體管VF1 VF6提供偏置電流。所述的兩個(gè)變壓器2均由匝數(shù)比為I :N的集成變壓器實(shí)現(xiàn)，分別用TFl和TF2標(biāo)示。所述的單個(gè)的無(wú)源器件3由兩個(gè)阻值為R/2的電阻串聯(lián)而成。例如，若取R為2.5Ω，則變壓器TFl和TF2的有效匝數(shù)比N均為20。差分的功率信號(hào)(uin+，uin_和iin+，iin_)輸入至VFl和VF2的柵極。由VFl的漏極輸出的單端信號(hào)同時(shí)直接耦合至VF3和VF5的柵極，而由VF2的漏極輸出的信號(hào)則同時(shí)直接耦合至VF4和VF6的柵極。由VF3和VF6的漏極輸出的電流信號(hào)分別通過(guò)電容Cl和C2各自耦合到VFl和VF2的源極，VFl和VF2的源極 各自與兩個(gè)電阻R/2的一端相連。由VF4和VF5的漏極輸出的電流信號(hào)分別與變壓器TFl和變壓器TF2初級(jí)線圈的同名端相連，而其異名端則分別經(jīng)耦合電容C3和C4連接至負(fù)載(ZJ的兩端。即由VF4和VF5的漏極輸出的差分電流信號(hào)流過(guò)變壓器TFl和變壓器TF2的初級(jí)線圈和耦合電容C3和C4后，差分的輸出電流信號(hào)(iQ_，iQ+)流入負(fù)載&。變壓器TFl和變壓器TF2次級(jí)線圈的同名端各自分別與VFl和VF2的柵極相連，而其異名端則均連接至一個(gè)為柵極提供直流偏置的電壓源Uee。圖2中VF13、VF14和電阻R'構(gòu)成組合電流源。即VF13的源極與供電電源Udd相連，其漏極和柵極均與電阻R'的一端相連，而VF14的源極接地，其漏極和柵極均與電阻V的另一端相連。VF7 VF12為VF13的鏡像電流源，而VF15和VF16則為VF14的鏡像電流源。即VF7 VF12的柵極均與VF13的柵極和漏極相連，其源極均與供電電源Udd相連。VF15和VF16的柵極均與VF14的柵極和漏極相連，其源極均連接至地。VF7的漏極與VFl的漏極相連，VF12的漏極與VF2的漏極相連，VF8的漏極與VF3的漏極相連，VF9的漏極與變壓器TFl初級(jí)線圈的異名端相連，VFlO的漏極與變壓器TF2的初級(jí)線圈的異名端相連，VFll的漏極與VF6的漏極相連。VF3 VF6的源極均連接至VF16的漏極，兩個(gè)電阻R/2相連的一端接至VF15的漏極。上述晶體管中，VFl VF6和VF14 VF16為N-溝道MOSFET，VF7 VF13為P-溝道MOSFET。其中VF7與VF12的尺寸相同，VF8 VFll的尺寸相同，VFl和VF2的尺寸相同，VF3 VF6的尺寸相同。本實(shí)施例基于CMOS工藝制造，所有的器件都可集成在同一個(gè)芯片內(nèi)，因此集成度 高，成本低，性能好。
權(quán)利要求
1.ー種全差分功率電流放大器，由有源放大網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成；所述有源放大網(wǎng)絡(luò)由第一標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)和第二標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)組成，其特征在于，所述反饋網(wǎng)絡(luò)由第一變壓器(2)、第二變壓器(2)和無(wú)源器件(3)組成；其中所述的第一標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)和第二標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)的同相輸入端與輸入差分的功率信號(hào)相連接；所述的第一變壓器(2)初級(jí)線圈的同名端與所述的第一標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)的反向輸出端相連，其異名端與負(fù)載的一端相連；所述的第一變壓器(2)次級(jí)線圈的同名端與所述的第一標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)的同相輸入端相連，其異名端接地；所述的第二變壓器(2)初級(jí)線圈的同名端與所述的第二標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)的反向輸出端相連，其異名端與負(fù)載的另一端相連；所述的第二變壓器(2)次級(jí)線圈的同名端與所述的第二標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)的同相輸入端相連，其異名端接地；所述的無(wú)源器件(3)的一端同時(shí)連接所述的第一標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)的反相輸入端和同相輸出端，其另一端同時(shí)連接所述的第二標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)的反相輸入端 和同相輸出端；所述的第一、第二標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)的反相輸出端輸出的差分電流信號(hào)分別流經(jīng)第一、第二變壓器(2)的初級(jí)線圈后輸出至負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全差分功率電流放大器，其特征在于所述的第一、第二標(biāo)準(zhǔn)有源ニ端ロ放大網(wǎng)絡(luò)(I)的輸出信號(hào)為電流信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全差分功率電流放大器，其特征在于所述的反饋網(wǎng)絡(luò)中第一、第二變壓器(2)構(gòu)成兩個(gè)組態(tài)為電流并聯(lián)的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，無(wú)源器件(3)構(gòu)成兩個(gè)組態(tài)為電流串聯(lián)的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全差分功率電流放大器，其特征在于所述第一、第二變壓器(2)同時(shí)具有高匝數(shù)比和高磁感應(yīng)系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全差分功率電流放大器，其特征在于所述的無(wú)源器件(3)可以是電阻、電感或微帶線中的任ー種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種全差分功率電流放大器，由有源放大網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成；其中，所述有源放大網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)相同的標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)組成；所述反饋網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)各自由變壓器實(shí)現(xiàn)的電流并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)和兩個(gè)由單個(gè)無(wú)源器件實(shí)現(xiàn)的電流串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)組成。所述的標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)與所述的變壓器兩兩一組，所述變壓器初級(jí)線圈的同名端與所述標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)的反向輸出端相連，其異名端與負(fù)載的一端相連；所述變壓器次級(jí)線圈的同名端與所述標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)的同相輸入端相連，其異名端接地。所述無(wú)源器件的兩端各自同時(shí)連接所述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有源二端口放大網(wǎng)絡(luò)中其中一個(gè)的反相輸入端和同相輸出端。本發(fā)明集成度高，成本低，性能好。
文檔編號(hào)H03F3/45GK102651635SQ20121015158
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者張冰, 李效龍 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)