專利名稱：微分輸出放大器的單端輸入電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到放大器電路，特別涉及到那些接收一單端輸入信號(hào)并得到微分輸出信號(hào)(即輸出信號(hào)的相位差是180°)的放大器電路。在射頻(RF)應(yīng)用中，如平衡混頻器，經(jīng)常需要驅(qū)動(dòng)本機(jī)振蕩輸入信號(hào)，射頻(RF)輸入信號(hào)或兩個(gè)輸入信號(hào)的微分。因此，為了使相互調(diào)諧的畸變最小，必需減小放大器微分輸出信號(hào)間的相位誤差。此外，重要的是，該放大器能為寬帶應(yīng)用提供一個(gè)低的輸入阻抗，同時(shí)使放大器的輸入方便地與所要求的阻抗相匹配。
如

圖1所示，一個(gè)常用的微分放大器10，它的一個(gè)輸入端23接地。從原理上講，該電路由一只共源極場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)15和一只共柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)19組成。當(dāng)一輸入信號(hào)加到輸入端11時(shí)，輸出端16就有相位差為180°的信號(hào)(也就是反相輸出)，而在連接點(diǎn)18有同相信號(hào)。連接點(diǎn)18的信號(hào)作為輸入信號(hào)施加到共柵極場(chǎng)效應(yīng)管19上，結(jié)果在輸出端20就有同相信號(hào)(也就是不反相輸出信號(hào))。
放大器10的主要缺點(diǎn)是由于加在連接點(diǎn)13的輸入信號(hào)在到達(dá)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET19的源極(即輸入端)之前，要經(jīng)過(guò)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET15，這樣將伴隨一個(gè)延遲，在兩個(gè)輸出端16和20之間就產(chǎn)生了相位誤差。此外，由于它具有高的輸入阻抗，因而放大器10容許的工作頻帶窄。放大器10的另一個(gè)缺點(diǎn)是需要提供一個(gè)恒流源22以保持輸出端16和20有相等的幅值。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)微分輸出放大器的單端輸入電路，該放大器微分輸出信號(hào)間的相位誤差有所改進(jìn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)具有低輸入阻抗的微分輸出放大器的單端輸入電路，以便放大器輸入部份的阻抗匹配并保證寬的工作頻帶。
簡(jiǎn)而言之，根據(jù)本發(fā)明微分輸出放大器的單端輸入電路最好由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管FETS構(gòu)成一個(gè)作為共柵極放大器，以得到一個(gè)不反相的輸出信號(hào)，第二個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管FET作為共源極放大器，以得到一個(gè)反相輸出信號(hào)。每個(gè)FET的輸入端相聯(lián)接，同時(shí)接收輸入信號(hào)，從而使微分輸出信號(hào)間的相位延遲減至最小。本發(fā)明的另一方面是把不反相放大器接入反相放大器的偏壓電路。
圖1是根據(jù)先有技術(shù)的單端輸入微分輸出放大器的原理電路圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的單端輸入微分輸出放大器的原理電路圖。
參考圖2，選用的微分輸出放大器50包括二個(gè)耗盡型砷化鎵(GaAs)FETs55和65。節(jié)點(diǎn)51接收輸入信號(hào)并通過(guò)一個(gè)耦合電容52施加到FET55的源極。偏置電壓Vdd1經(jīng)電阻56連接到FET55的漏極，由此連接點(diǎn)引出一不反相的輸出端60。電阻53連接于FET55的源極和地之間，它給共柵極場(chǎng)效應(yīng)管FET55提供一個(gè)偏置電位Vgs1。FET55的源極在連接點(diǎn)54處還與第二個(gè)FET65的柵極相連接。偏置電壓Vdd2經(jīng)由電阻59與FET65的漏極相連接，由此連接點(diǎn)引出反相輸出端61。電阻58將FET65的源極和地相連，并與Vgs1相配合，為FET65的柵極對(duì)源極的結(jié)提供一個(gè)偏置電位Vgs2。電容57也接于FET65的源極和地之間，提供一個(gè)源極的交流(AC)接地。如圖2所示，對(duì)于放大器50，第二個(gè)FET65組成一個(gè)反相共源極級(jí)。
在本發(fā)明的電路中，F(xiàn)ET55的共柵極級(jí)是FET65的共源級(jí)偏壓電路的一個(gè)整體組成部分。對(duì)于適當(dāng)?shù)钠珘?，F(xiàn)ETs65和55的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是相同的。相應(yīng)地，電壓Vds1和Vds2最好相等。此外，柵極對(duì)源極的結(jié)電位Vgs1、Vgs2以及FETs的電流Ids1、Ids2也應(yīng)該是相同的。為了使柵極對(duì)源極的電壓相同，電阻58的阻值必須是電阻53阻值的二倍。電阻56和59最好阻值相同，并依所需的電壓增益來(lái)選擇，以保持FETs65和55處在飽和區(qū)。由于電阻58與電阻53的阻值不相等，為了保持兩個(gè)FETs的漏極對(duì)源極的電壓相等，偏置電壓Vdd2要大于偏壓Vdd1，這可采用單一的電源連同常用電壓分壓電路(圖中沒(méi)有示出)來(lái)獲得。
在工作時(shí)，F(xiàn)ET65的反相級(jí)的輸入端和FET55的不反相級(jí)輸入端上將同時(shí)出現(xiàn)輸入信號(hào)，從而使兩輸出信號(hào)間的相位誤差減至最小。
由于共柵極FET55和共源級(jí)FET65的輸入端是連接在一起的，放大器50的兩個(gè)級(jí)具有相等的低的輸入阻抗。這樣進(jìn)一步減小了相位誤差并增大了工作頻帶寬度。
放大器50的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是省去了常規(guī)微分放大器10所需要的恒流源電路22。當(dāng)然，本發(fā)明不局限于用GaAsFETs、(砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，如果需要的話，其它型式的晶體管，如雙極晶體管或CMOSFETs也可以應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一個(gè)減小了相位誤差的單端輸入、微分輸出放大器，包括驅(qū)動(dòng)一個(gè)單獨(dú)負(fù)載的反相級(jí)，它由一輸入端、一輸出端和一反相晶體管組成；驅(qū)動(dòng)另一個(gè)單獨(dú)負(fù)載的不反相級(jí)，它由一輸入端、輸出端及一不反相晶體管組成；上述反相級(jí)的輸入端與上述不反相級(jí)的輸入端相連接，以便同時(shí)接收一個(gè)輸入信號(hào)。
2.在權(quán)利要求1中所規(guī)定的一個(gè)單端輸入、微分輸出放大器，其中上述反相晶體管由一個(gè)反相FET組成，上述不反相晶體管由一個(gè)不反相FET組成。
3.一個(gè)單端輸入、微分輸出放大器包括有一個(gè)輸入端口、一個(gè)輸出端口和一個(gè)反相晶體管的反相級(jí);有一個(gè)輸入端口、一個(gè)輸出端口和一個(gè)不反相晶體管的不反相級(jí);上述反相級(jí)的輸入端口與上述不反相級(jí)的輸入端口連接在一起，以同時(shí)接收一個(gè)輸入信號(hào);上述的反相級(jí)和上述的不反相級(jí)，每級(jí)都含有一個(gè)FET，上述不反相級(jí)的FET將以共柵極的接法配置。
4.一個(gè)單端輸入、微分輸出放大器包括有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端的反相級(jí);有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端的不反相級(jí)，上述反相級(jí)的輸入端和上述不反相級(jí)的輸入端連接在一起，以同時(shí)接收一個(gè)輸入信號(hào);上述反相級(jí)和上述不反相級(jí)各自都包括一個(gè)FET，上述反相級(jí)的FET將以共源極接法配置。
5.一個(gè)單端輸入、微分輸出放大器包括一個(gè)有一輸入端和一輸出端的反相級(jí);一個(gè)有一輸入端和一輸出端的不反相級(jí);上述反相級(jí)的輸入端與上述不反相級(jí)的輸入端連接在一起，以同時(shí)接收一個(gè)輸入信號(hào);上述反相級(jí)和上述不反相級(jí)各自都包括一個(gè)FET，上述不反相級(jí)的FET按共柵極接法配置;上述反相級(jí)的FET按共源極接法配置。
6.在一個(gè)驅(qū)動(dòng)單獨(dú)負(fù)載單端輸入微分輸出放大器中，用以減小相位誤差的方法，由下列幾步組成(a)提供一個(gè)有一個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端和一個(gè)不反相晶體管的不反相級(jí);(b)提供一個(gè)有一個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端和一個(gè)反相晶體管的反相級(jí);(c)將上述不反相級(jí)的輸入端與上述反相級(jí)的輸入端連接在一起。
7.在權(quán)利要求6中的減小相位誤差的方法中，步驟(a)包括提供一個(gè)反相的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，步驟(b′)包括提供一個(gè)不反相的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
8.減小相位誤差的方法包括(a)提供一個(gè)具有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端的不反相級(jí)共柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管;(b)提供一個(gè)具有一輸入端和一輸出端的反相級(jí)共源極場(chǎng)效應(yīng)晶體管;(c)上述不反相級(jí)的輸入端和上述反相級(jí)的輸入端連接在一起。
全文摘要
一個(gè)單端輸入、微分輸出放大器(50)包含兩個(gè)砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管一個(gè)以共柵極放大器(55)形式配置，提供一個(gè)不反相輸出信號(hào)(60)，而另一個(gè)以共源極放大器(65)形式配置，提供一個(gè)反相輸出信號(hào)(61)。每個(gè)FET的輸入端是連接在一起的，以同時(shí)接收一個(gè)輸入信號(hào)，從而使微分輸出信號(hào)間的相位延遲減至最小。本發(fā)明的另一特點(diǎn)是把不反相級(jí)(55)并接入反相放大器(65)的偏壓電路。
文檔編號(hào)H03F3/68GK1043234SQ8910888
公開日1990年6月20日 申請(qǐng)日期1989年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月1日
發(fā)明者費(fèi)勒·恩里克斯 申請(qǐng)人:莫托羅拉公司