本發(fā)明涉及模擬射頻微電子電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于70M中頻高線性度復(fù)數(shù)帶通濾波器的運(yùn)算放大器。

背景技術(shù)：

目前射頻接收機(jī)中的復(fù)數(shù)帶通濾波器在使用有源濾波器結(jié)構(gòu)時，中頻值一般都不高，當(dāng)中頻值提高時，通常采用gm-c濾波器結(jié)構(gòu)，但是由于gm-c濾波器是開環(huán)結(jié)構(gòu)，線性度很差，且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。高的線性度要求不得不采用有源濾波器結(jié)構(gòu)，而高達(dá)70M的中頻值對有源濾波器中的運(yùn)算放大器(以下簡稱運(yùn)放)提出了很高的要求。圖1是常見的運(yùn)放結(jié)構(gòu)圖，該運(yùn)放在高頻處的增益通常很低，在70M時很難保證40dB的增益，從而嚴(yán)重影響復(fù)數(shù)有源濾波器的性能，該運(yùn)放的輸出擺幅很難做到軌至軌，從而限制了復(fù)數(shù)有源濾波器的線性度，另外該運(yùn)放的輸出帶負(fù)載能力也比較差，該運(yùn)放在應(yīng)用到70M中頻復(fù)數(shù)濾波器時，在上電時容易出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，穩(wěn)定性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于70M中頻高線性度復(fù)數(shù)帶通濾波器的運(yùn)算放大器，以便在復(fù)數(shù)帶通濾波器中頻值提高時仍然可以使用結(jié)構(gòu)相對簡單的有源濾波器結(jié)構(gòu)，來滿足濾波器對線性度的要求，用來解決有源濾波器中運(yùn)放的高頻處增益通常很低、運(yùn)放輸出擺渡受限，驅(qū)動能力不足和有源濾波器在中頻值很高時上電后容易震蕩，穩(wěn)定性較差的問題，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

提供一種用于70M中頻高線性度復(fù)數(shù)帶通濾波器的運(yùn)算放大器，包括主運(yùn)算放大電路和輸出級，具體包括NMOS管串聯(lián)組、PMOS管串聯(lián)組、第一混合MOS管并聯(lián)組、第二混合MOS管并聯(lián)組、第一PMOS管并聯(lián)組、第二PMOS管并聯(lián)組、NMOS管并聯(lián)組、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管和第九NMOS管，所述第一混合MOS管并聯(lián)組和所述第二混合MOS管并聯(lián)組分別包括一個PMOS管和一個NMOS管，所述第一PMOS管的柵源極之間、所述第七PMOS管的柵源極之間、所述第一NMOS管的柵漏極之間和所述第七NMOS管的柵漏極之間串接有電容和電阻；所述NMOS管串聯(lián)組、所述PMOS管串聯(lián)組、所述第一混合MOS管并聯(lián)組和所述第二混合MOS管并聯(lián)組相互并聯(lián)后連同所述第二PMOS管、所述第二NMOS管、所述第六PMOS管、所述第六NMOS管、所述第一PMOS管、所述第七PMOS管、所述第一NMOS管和所述第七NMOS管構(gòu)成所述輸出級，所述第一混合MOS管并聯(lián)組設(shè)于所述第二PMOS管和所述第二NMOS管之間，所述第二混合MOS管并聯(lián)組設(shè)于所述第六PMOS管和所述第六NMOS管之間，所述第一PMOS管串接所述第一NMOS管，所述第七PMOS管串接所述第七NMOS管，所述第一混合MOS管并聯(lián)組一端連接所述第一PMOS管的柵極，另一端連接所述第一NMOS管的柵極，所述第二混合MOS管并聯(lián)組一端連接所述第七PMOS管的柵極，另一端連接所述第七NMOS管的柵極；所述第三PMOS管和所述第四PMOS管分別串接入所述NMOS管并聯(lián)組內(nèi)且所述NMOS管并聯(lián)組串接所述第三NMOS管，所述第四NMOS管和所述第五NMOS管分別串接入所述第一PMOS管并聯(lián)組內(nèi)且所述第一PMOS管并聯(lián)組串接所述第五PMOS管，所述第八NMOS管和所述第九NMOS管分別串接入所述第二PMOS管并聯(lián)組內(nèi)且所述第二PMOS管并聯(lián)組串接所述第八PMOS管，所述NMOS管并聯(lián)組和所述第一PMOS管、所述第七PMOS管之間分別設(shè)有電容和電阻，所述第一PMOS管并聯(lián)組和所述第一NMOS管、所述第七NMOS管之間分別設(shè)有電容和電阻；所述NMOS管串聯(lián)組、所述第一混合MOS管并聯(lián)組中的NMOS管和所述第二混合MOS管并聯(lián)組中的NMOS管分別連接第一電壓，所述PMOS管串聯(lián)組、所述第一混合MOS管并聯(lián)組中的PMOS管和所述第二混合MOS管并聯(lián)組中的PMOS管分別連接第二電壓，所述第二PMOS管并聯(lián)組連接第三電壓和第四電壓，所述第二PMOS管、所述第三PMOS管、所述第四PMOS管、所述第五PMOS管、所述第六PMOS管和所述第八PMOS管分別連接偏置電壓。

上述用于70M中頻高線性度復(fù)數(shù)帶通濾波器的運(yùn)算放大器，其中，還包括電流共模反饋電路，所述電流共模反饋電路包括所述第九PMOS管、所述第十NMOS管、所述第十PMOS管、所述十一PMOS管和所述第十二PMOS管，所述第九PMOS管、所述第十二PMOS管和所述第十NMOS管依次串接，所述第九PMOS管、所述第十PMOS管和所述第四NMOS管依次串接，所述第九PMOS管、所述第十一PMOS管和所述第五NMOS管依次串接，所述第十二PMOS管連接所述第三電壓，所述第十PMOS管和所述第十一PMOS管分別連接所述第四電壓，所述第九PMOS管連接所述偏置電壓。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

本運(yùn)算放大器使得復(fù)數(shù)帶通濾波器結(jié)構(gòu)簡單，降低電路設(shè)計難度，提高電路可靠性，顯著提高了復(fù)數(shù)帶通濾波器的線性度、復(fù)數(shù)帶通濾波器的帶負(fù)載能力和復(fù)數(shù)帶通濾波器的穩(wěn)定性。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的常見運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明用于70M中頻高線性度復(fù)數(shù)帶通濾波器的運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了本發(fā)明用于70M中頻高線性度復(fù)數(shù)帶通濾波器的輸出級的簡化示意圖；

圖4示出了本發(fā)明用于70M中頻高線性度復(fù)數(shù)帶通濾波器的運(yùn)算放大器的主運(yùn)算放大電路的小信號原理圖；

圖5示出了普通運(yùn)放和本發(fā)明用于70M中頻高線性度復(fù)數(shù)帶通濾波器使用的運(yùn)放增益仿真對比圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

參考圖2所示，本發(fā)明用于70M中頻高線性度復(fù)數(shù)帶通濾波器的運(yùn)算放大器包括主運(yùn)算放大電路和輸出級，具體包括NMOS管串聯(lián)組1、PMOS管串聯(lián)組2、第一混合MOS管并聯(lián)組3、第二混合MOS管并聯(lián)組4、第一PMOS管并聯(lián)組5、第二PMOS管并聯(lián)組6、NMOS管并聯(lián)組7、第一PMOS管8、第二PMOS管9、第三PMOS管10、第四PMOS管11、第五PMOS管12、第六PMOS管13、第七PMOS管14、第八PMOS管15、第一NMOS管16、第二NMOS管17、第三NMOS管18、第四NMOS管19、第五NMOS管20、第六NMOS管21、第七NMOS管22、第八NMOS管23和第九NMOS管24，第一混合MOS管并聯(lián)組3和第二混合MOS管并聯(lián)組4分別包括一個PMOS管和一個NMOS管，第一PMOS管8的柵源極之間、第七PMOS管14的柵源極之間、第一NMOS管16的柵漏極之間和第七NMOS管22的柵漏極之間串接有電容和電阻。NMOS管串聯(lián)組1、PMOS管串聯(lián)組2、第一混合MOS管并聯(lián)組3和第二混合MOS管并聯(lián)組4相互并聯(lián)后連同第二PMOS管9、第二NMOS管17、第六PMOS管13、第六NMOS管21、第一PMOS管8、第七PMOS管14、第一NMOS管16和第七NMOS管22構(gòu)成輸出級(ClassAB)，第一混合MOS管并聯(lián)組3設(shè)于第二PMOS管9和第二NMOS管17之間，第二混合MOS管并聯(lián)組4設(shè)于第六PMOS管13和第六NMOS管21之間，第一PMOS管8串接第一NMOS管16，第七PMOS管14串接第七NMOS管22，第一混合MOS管并聯(lián)組3一端連接第一PMOS管8的柵極，另一端連接第一NMOS管16的柵極，第二混合MOS管并聯(lián)組4一端連接第七PMOS管14的柵極，另一端連接第七NMOS管22的柵極。第三PMOS管10和第四PMOS管11分別串接入NMOS管并聯(lián)組7內(nèi)且NMOS管并聯(lián)組7串接第三NMOS管18，第四NMOS管19和第五NMOS管20分別串接入第一PMOS管并聯(lián)組5內(nèi)且第一PMOS管并聯(lián)組5串接第五PMOS管20，第八NMOS管23和第九NMOS管24分別串接入第二PMOS管并聯(lián)組6內(nèi)且第二PMOS管并聯(lián)組6串接第八PMOS管15，NMOS管并聯(lián)組7和第一PMOS管8、第七PMOS管14之間分別設(shè)有電容和電阻，第一PMOS管并聯(lián)組5和第一NMOS管16、第七NMOS管22之間分別設(shè)有電容和電阻。NMOS管串聯(lián)組1、第一混合MOS管并聯(lián)組3中的NMOS管和第二混合MOS管并聯(lián)組4中的NMOS管分別連接第一電壓VNSH，PMOS管串聯(lián)組2、第一混合MOS管并聯(lián)組3中的PMOS管和第二混合MOS管并聯(lián)組4中的PMOS管分別連接第二電壓VPSH，第二PMOS管并聯(lián)組6連接第三電壓VCN和第四電壓VCOM，第二PMOS管9、第三PMOS管10、第四PMOS管11、第五PMOS管12、第六PMOS管13和第八PMOS管15分別連接偏置電壓VPBIAS。本發(fā)明采用的ClassAB輸出結(jié)構(gòu)從典型的折疊式運(yùn)放中的跨導(dǎo)線性環(huán)演變而來，本發(fā)明使用的輸出級不僅增大濾波器的線性度，還提高了濾波器的帶負(fù)載能力。

在本優(yōu)選實施例中，本運(yùn)算放大器還包括電流共模反饋電路，電流共模反饋電路包括第九PMOS管25、第十NMOS管26、第十PMOS管27、第十一PMOS管28和第十二PMOS管29，第九PMOS管25、第十二PMOS管29和第十NMOS管26依次串接，第九PMOS管25、第十PMOS管27和第四NMOS管19依次串接，第九PMOS管25、第十一PMOS管28和第五NMOS管20依次串接，第十二PMOS管29連接第三電壓VCN，第十PMOS管27和第十一PMOS管28分別連接第四電壓VCOM，第九PMOS管25連接偏置電壓VPBIAS。電流共模反饋電路的加入使得電路直流工作點(diǎn)的穩(wěn)定性更加可靠。

圖3中M1～M4組成一個環(huán)路、M5～M8組成一個環(huán)路，穩(wěn)態(tài)時M1和M4的VGS相等、M3和M2的VGS相等，同理M5和M8的VGS相等、M6和M7的VGS相等。NET1和NET2控制輸出管的柵端，NET1和NET2同時和運(yùn)放中第一級的輸出端相連，NET1和NET2兩點(diǎn)的電壓調(diào)節(jié)范圍很大，極大地增強(qiáng)了兩個輸出管的驅(qū)動能力。濾波器的穩(wěn)定性是電路設(shè)計時要重點(diǎn)關(guān)注的問題，尤其是上電后，濾波器由于工作點(diǎn)沒有及時建立，容易出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象。本發(fā)明采用了互補(bǔ)輸入級，可以有效避免濾波器上電震蕩現(xiàn)象。兩個互補(bǔ)的輸入級都采用了圖1所示的正反饋結(jié)構(gòu)，對于增大帶寬、提高高頻處增益的要求，這種設(shè)計是必須的。

參看圖4所示，根據(jù)小信號原理圖，可以分析計算出兩個零點(diǎn)z1、z2和四個極點(diǎn)p1、p2、p3、p4。ro1：第一級輸出阻抗，cpar1：第一級等效寄生電容，ro2:第二級輸出阻抗，gm：第二級跨導(dǎo)，CL：負(fù)載電容。令C1＝C2＝C，R1和R2取相近的值，得到零、極點(diǎn)計算公式如下。設(shè)計時令z1＝p2，z2＝p3。由于Cpar1很小，p4被推到很遠(yuǎn)的頻率處，這樣就得到一個單極點(diǎn)系統(tǒng)，p1是唯一的主極點(diǎn)。相對于圖1中普通的miller補(bǔ)償方法，p1位于更高的頻率上，因此得到了更高的-3dB帶寬，同時又得到了更高的增益帶寬積，從而保證高頻處有足夠的增益。這種補(bǔ)償方法不會犧牲相位裕度。

參看圖5，實線是本發(fā)明的增益仿真結(jié)果，虛線是普通運(yùn)放增益仿真結(jié)果，由圖可知，本發(fā)明的增益提高了近13dB。

從上述實施例可以看出，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

本運(yùn)算放大器使得復(fù)數(shù)帶通濾波器結(jié)構(gòu)簡單，降低電路設(shè)計難度，提高電路可靠性，顯著提高了復(fù)數(shù)帶通濾波器的線性度、復(fù)數(shù)帶通濾波器的帶負(fù)載能力和復(fù)數(shù)帶通濾波器的穩(wěn)定性。

以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例，其只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。