專利名稱：可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放大器的技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種收送裝置中降低基頻輸出端直流偏壓的放大系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
零中頻接收裝置(Zero-IF receiver)又稱做直接轉(zhuǎn)換(direct conversionreceiver)接收裝置，其是將射頻信號(hào)直接轉(zhuǎn)換至基頻頻帶。因?yàn)橛懈哒隙?，低成本等?yōu)點(diǎn)，近年來廣為射頻收送裝置(RF transceiver)所采用，甚至手機(jī)芯片也開始采用零中頻接收裝置。在零中頻接收裝置中，本地震蕩器(localoscillator)的震蕩信號(hào)(LO)會(huì)泄漏至接收混和器的輸入端口，而與射頻信號(hào)混和。在接收混和器進(jìn)行降頻轉(zhuǎn)換時(shí)，泄漏的震蕩信號(hào)會(huì)與本地震蕩信號(hào)(LO)形成自身混和(self-mixing)，而導(dǎo)致輸出的基頻信號(hào)含有直流偏壓(DC offset)，而降低整個(gè)接收裝置的效能。
針對(duì)基頻信號(hào)含有直流偏壓的問題，于美國第USP6,697,611號(hào)專利案公告中，使用一低通濾波器隔離一輸入信號(hào)的直流偏壓成分，然后系統(tǒng)再由輸入信號(hào)減去直流偏壓，而降低信號(hào)中的直流偏壓。如圖1所示，其將輸入信號(hào)經(jīng)由一低通濾波器16獲得直流偏壓，放大器2的輸出是交互耦合至放大器1的輸出，且由于放大器1及放大器2的增益相同，故于第一及第二差動(dòng)輸出線24、26處可降低直流偏壓。然而，輸入信號(hào)經(jīng)由第一及第二輸入差動(dòng)線20、22傳送至放大器1。放大器1為一差動(dòng)放大器，其失真的問題可由圖2予以說明。由圖2所示，當(dāng)輸入差動(dòng)電壓Vip、Vin存在一正偏壓電壓時(shí)，晶體管Tr1的偏壓電流(bias current)大于晶體管Tr2的偏壓電流，故晶體管Tr1的互導(dǎo)(transconductance)高于晶體管Tr2的互導(dǎo)。此使得Vip至Von的絕對(duì)增益高于Vin至Vop的絕對(duì)增益，而產(chǎn)生放大器失真的問題，同時(shí)容易引起線性度變差。因此，公知收送裝置的放大器仍有諸多缺失而有予以改進(jìn)的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在提供一種可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)，以避免公知技術(shù)因正負(fù)端直流偏壓不同所產(chǎn)生放大器失真的問題，同時(shí)避免線性度變差的問題。
依據(jù)本發(fā)明的一特色，是提出一種可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含第一及第二差動(dòng)輸入端、第一及第二差動(dòng)輸出端、一第一低通濾波器、一第一放大裝置、一第二低通濾波器及一第二放大裝置。該第一及第二差動(dòng)輸入端，用以接收一第一輸入信號(hào)及一第二輸入信號(hào)；該第一低通濾波器耦合至該第一差動(dòng)輸入端，該第一低通濾波器將該第一輸入信號(hào)濾波，以產(chǎn)生一第一濾波信號(hào)；該第一放大裝置耦合至該第一差動(dòng)輸入端及該第一低通濾波器及該第一及第二差動(dòng)輸出端，以放大該第一輸入信號(hào)及該第一濾波信號(hào)，以在該第一及第二差動(dòng)輸出端產(chǎn)生一第一放大信號(hào)；該第二低通濾波器耦合至該第二差動(dòng)輸入端，該第二低通濾波器將該第二輸入信號(hào)濾波，以產(chǎn)生一第二濾波信號(hào)；該第二放大裝置耦合至該第二差動(dòng)輸入端及該第二低通濾波器及該第一及第二差動(dòng)輸出端，以放大該第二輸入信號(hào)及該第二濾波信號(hào)，以在該第一及第二差動(dòng)輸出端產(chǎn)生一第二放大信號(hào)，該第二放大裝置連接至該第一及第二差動(dòng)輸出端以致該第一放大信號(hào)及該第二放大信號(hào)在該第一及第二差動(dòng)輸出端相耦合。
由于本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎，能提供產(chǎn)業(yè)上利用，且確有增進(jìn)功效，故依法申請(qǐng)發(fā)明專利。


圖1是公知個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)圖。
圖2是一公知差動(dòng)放大器產(chǎn)生失真的示意圖。
圖3是本發(fā)明的可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)的方塊圖。
圖4是顯示本發(fā)明一接收系統(tǒng)的方塊圖。
圖5是本發(fā)明的可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)的詳細(xì)電路圖。
符號(hào)說明第一輸入差動(dòng)線 20第二輸入差動(dòng)線 22
第一差動(dòng)輸出線 24第二差動(dòng)輸出線 26放大器1 12放大器2 14低通濾波器 16自動(dòng)增益控制器(AGC) 18第一差動(dòng)輸入端 310 第二差動(dòng)輸入端 312第一低通濾波器 320 第一濾波信號(hào)321第二低通濾波器 322 第二濾波信號(hào)323第一放大裝置330 第一放大信號(hào)331第二放大裝置332 第二放大信號(hào)333第一差動(dòng)輸出端 340 第二差動(dòng)輸出端 342射頻天線410 低噪聲放大器420混和器 430 本地震蕩器 440基頻放大裝置450 后續(xù)處理裝置460具體實(shí)施方式
圖3是本發(fā)明的可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)300的方塊圖，其主要包含一第一差動(dòng)輸入端310、一第二差動(dòng)輸入端312、一第一差動(dòng)輸出端340、一第二差動(dòng)輸出端342、一第一低通濾波器320、一第一放大裝置330、一第二低通濾波器322及一第二放大裝置332。
第一及第二差動(dòng)輸入端310、312分別接收一第一輸入信號(hào)Vip及第二輸入信號(hào)Vin，該第一輸入信號(hào)Vip及第二輸入信號(hào)Vin是為具有直流偏壓(DC offset)的模擬信號(hào)，且為一對(duì)差動(dòng)輸入信號(hào)。第一低通濾波器320耦合至該第一差動(dòng)輸入端310，并將該第一輸入信號(hào)Vip濾波，以產(chǎn)生一第一濾波信號(hào)321。第一低通濾波器320將第一輸入信號(hào)Vip的高頻成分濾除，故第一濾波信號(hào)321為第一輸入信號(hào)Vip的直流成分(DC component)。第一放大裝置330耦合至該第一差動(dòng)輸入端310及該第一低通濾波器320及該第一及第二差動(dòng)輸出端340、342，以放大第一輸入信號(hào)Vip及該第一濾波信號(hào)321，以在該第一及第二差動(dòng)輸出端340、342產(chǎn)生一第一放大信號(hào)331，其中，第一放大信號(hào)331為一具有直流偏壓的模擬信號(hào)。
第二低通濾波器322耦合至該第二差動(dòng)輸入端312，并將該第二輸入信號(hào)Vin濾波，以產(chǎn)生一第二濾波信號(hào)323。第一低通濾波器320及第二低通濾波器322將直流附近頻帶外的信號(hào)濾除，故第一低通濾波器320輸出第一輸入信號(hào)Vip的直流成分，第二低通濾波器322輸出第二輸入信號(hào)Vin的直流成分。也即，第一濾波信號(hào)321為第一輸入信號(hào)Vip的直流成分，第二濾波信號(hào)323為第二輸入信號(hào)Vin的直流成分。
第二放大裝置332耦合至該第二差動(dòng)輸入端312及該第二低通濾波器322及該第一及第二差動(dòng)輸出端340、342，以放大該第二輸入信號(hào)Vin及該第二濾波信號(hào)323，以在該第一及第二差動(dòng)輸出端340、342產(chǎn)生一第二放大信號(hào)333，其中，第二放大信號(hào)333為一具有直流偏壓的模擬信號(hào)。該第二放大裝置332連接至該第一及第二差動(dòng)輸出端340、342，以致該第一放大信號(hào)331及該第二放大信號(hào)333在第一及第二差動(dòng)輸出端340、342相耦合。
該第一與第二放大裝置330、332是互相匹配，且該第一與第二放大裝置330、332具有相同的增益特性。該第一與第二放大裝置330、332分別具有第一及第二差動(dòng)輸出端，該第二放大裝置的第一及第二差動(dòng)輸出端是交互耦合至該第一放大裝置的第一及第二差動(dòng)輸出端。
第一及第二差動(dòng)輸出端340、342的輸出信號(hào)分別為Vop、Von，其可分別表示為Vop＝[Vip(DC)+Vip(AC)]*A1+Vin(DC)*A2(1)Von＝[Vin(DC)+Vin(AC)]*A2+Vip(DC)*A1(2)，其中，A1及A2分別為第一及第二放大裝置(330、332)的增益。當(dāng)A1＝A2＝A時(shí)，第一及第二差動(dòng)輸出端340、342的差動(dòng)電壓(Vop-Von)為Vop-Von＝[Vip(DC)+Vip(AC)]*A+Vin(DC)*A-[Vin(DC)+Vin(AC)]*A-Vip(DC)*A＝[Vip(AC)-Vin(AC)]*A(3)。
由公式(3)可知，本發(fā)明的可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)300的輸出端差動(dòng)電壓只與輸入端差動(dòng)電壓的交流成分有關(guān)。故不論輸入端差動(dòng)電壓的直流成分為何，該放大系統(tǒng)300可有效地將輸入差動(dòng)信號(hào)中的直流成分濾除。
圖4是顯示本發(fā)明一接收系統(tǒng)的方塊圖，其包含一射頻天線410、一低噪聲放大器(low noise amplifier、LNA)420、一混和器430、一本地震蕩器(LO)440、一基頻放大裝置450及一后續(xù)處理裝置460?；l放大裝置450是使用圖2中的放大系統(tǒng)300，故即使基頻信號(hào)含有直流偏壓(DC offset)，該放大系統(tǒng)300可有效地將基頻信號(hào)中的直流成分濾除。
圖5是本發(fā)明的可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)300的詳細(xì)電路圖，其中，該第一低通濾波器320由一第一電阻R1及一第一電容C1組成，該第一電阻R1的一端連接至第一差動(dòng)輸入端310，其另一端連接至一晶體管M2的柵極及該第一電容C1的一端，該第一電容C1的另一端連接至地。該第一電阻R1可為一切換電阻槽(switch resistor bank)，該第一電容C1可為一切換電容槽(switch capacitorbank)。
第一放大裝置330由NMOS晶體管M1及M2組成，晶體管M1的漏極連接至第一差動(dòng)輸出端340，其柵極接至第一差動(dòng)輸入端310，其源極接至晶體管M2的源極及晶體管M5的漏極，晶體管M5為一電流鏡。晶體管M2的漏極連接至第二差動(dòng)輸出端342。
第二低通濾波器322由一第二電阻R2及一第二電容C2組成。第二電阻R2的一端連接至第二差動(dòng)輸入端312，其另一端連接至一晶體管M3的柵極及該第二電容C2的一端，該第二電容C2的另一端連接至地。第二電阻R2可為一切換電阻槽(switch resistor bank)。第二電容C2可為一切換電容槽(switch capacitorbank)。
第二放大裝置332由NMOS晶體管M3及M4組成，晶體管M3的漏極連接至第一差動(dòng)輸出端340，其源極接至晶體管M4的源極及晶體管M6的漏極，晶體管M6為一電流鏡。晶體管M4的漏極連接至第二差動(dòng)輸出端342，其柵極接至第二差動(dòng)輸入端312。
由上述說明可知，公知技術(shù)中由于放大器1的正負(fù)端直流偏壓不同，造成放大器1正負(fù)端放大倍率不同，而產(chǎn)生放大器失真的問題，同時(shí)容易引起線性度變差。而本發(fā)明使用第一放大裝置330及第二放大裝置332分別處理第一差動(dòng)輸入端310及第二差動(dòng)輸入端312的直流偏壓，以達(dá)成降低基頻輸出端直流偏壓的目的，相較于公知技術(shù)本發(fā)明具有容易于整合及低成本等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，也可避免因正負(fù)端直流偏壓不同所產(chǎn)生放大器失真的問題。
上述較佳具體實(shí)施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍自應(yīng)以權(quán)利要求所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)主要包含第一及第二差動(dòng)輸入端，用以接收一第一輸入信號(hào)及一第二輸入信號(hào)；第一及第二差動(dòng)輸出端；一第一低通濾波器，耦合至該第一差動(dòng)輸入端，該第一低通濾波器將該第一輸入信號(hào)濾波，以產(chǎn)生一第一濾波信號(hào)；一第一放大裝置，耦合至該第一差動(dòng)輸入端及該第一低通濾波器及該第一及第二差動(dòng)輸出端，以放大該第一輸入信號(hào)及該第一濾波信號(hào)，以在該第一及第二差動(dòng)輸出端產(chǎn)生一第一放大信號(hào)；一第二低通濾波器，耦合至該第二差動(dòng)輸入端，該第二低通濾波器將該第二輸入信號(hào)濾波，以產(chǎn)生一第二濾波信號(hào)；一第二放大裝置，耦合至該第二差動(dòng)輸入端及該第二低通濾波器及該第一及第二差動(dòng)輸出端，以放大該第二輸入信號(hào)及該第二濾波信號(hào)，以在該第一及第二差動(dòng)輸出端產(chǎn)生一第二放大信號(hào)，該第二放大裝置連接至該第一及第二差動(dòng)輸出端以致該第一放大信號(hào)及該第二放大信號(hào)在該第一及第二差動(dòng)輸出端相耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一低通濾波器及該第二低通濾波器將一直流附近頻帶外的信號(hào)濾除。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一低通濾波器由一第一電阻及一第一電容組成。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一電阻的一端連接至該第一差動(dòng)輸入端，其另一端連接至該第一放大裝置及該第一電容的一端，該第一電容的另一端連接至地。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一電阻可為一切換電阻槽。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一電容可為一切換電容槽。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二低通濾波器由一第二電阻及一第二電容組成。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二電阻的一端連接至該第二差動(dòng)輸入端，其另一端連接至該第二放大裝置及該第二電容的一端，該第二電容的另一端連接至地。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二電阻可為一切換電阻槽。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二電容可為一切換電容槽。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一與第二放大裝置是互相匹配。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一與第二放大裝置具有相同的增益特性。
13.如權(quán)利要求1所述的接收系統(tǒng)，其特征在于，該第一與第二放大裝置分別具有第一及第二差動(dòng)輸出端，該第二放大裝置的第一及第二差動(dòng)輸出端是交互耦合至該第一放大裝置的第一及第二差動(dòng)輸出端。
全文摘要
本發(fā)明提出一種可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含第一及第二差動(dòng)輸出端、第一及第二低通濾波器及第一及第二放大裝置。第一低通濾波器將一第一輸入信號(hào)濾波，以產(chǎn)生一第一濾波信號(hào)。第一放大裝置放大第一輸入信號(hào)及第一濾波信號(hào)，以產(chǎn)生一第一放大信號(hào)。第二低通濾波器將一第二輸入信號(hào)濾波，以產(chǎn)生一第二濾波信號(hào)。第二放大裝置放大第二輸入信號(hào)及第二濾波信號(hào)，以產(chǎn)生一第二放大信號(hào)。系統(tǒng)在第一及第二差動(dòng)輸出端處，將第一放大信號(hào)及第二放大信號(hào)耦合，以降低在第一及第二差動(dòng)輸出端輸出的差動(dòng)電壓的直流偏壓。
文檔編號(hào)H04B1/10GK1838528SQ20051005646
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月22日
發(fā)明者王耀祺, 張英堂 申請(qǐng)人:凌陽科技股份有限公司