[發明專利]大動態范圍低功率差分輸入級

無效

• 申請號: 200680002680.4
• 申請日: 2006-01-16
• 公開（公告）號: CN101204009A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 奧斯瓦德·約瑟夫·穆尼;馬克·蘭伯特斯·約翰內斯·維蘭明斯;阿納爾德·亨德里克·尼蘭
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03D7/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱進桂

技術領域

本發明涉及一種具有大動態范圍的低功率差分輸入級。

背景技術

典型的差分輸入級如圖1所示。多個晶體管101一起形成放大級。為了實現低噪聲貢獻，兩個晶體管101的內部基極電阻R_b具有低值(15歐姆)。此外，發射極之間的兩個15歐姆的負反饋電阻(degenerationresistor)102同樣具有低值，以使晶體管的熱噪聲貢獻最小化。總噪聲由以下電阻的總和確定：兩個內部基極電阻R_b、發射極104之間的兩個電阻102、和兩倍于小信號內部發射極電阻的一半，其中內部發射極電阻為：

r_e＝kT/qI_e，I_e為多個晶體管之一晶體管的發射極電流，

針對每個晶體管5mA的發射極電流，r_e等于每個晶體管5歐姆。那么每個晶體管101的噪聲貢獻為r_e/2＝2.5歐姆。所有對噪聲有貢獻的電阻合計為：

(R_b+R_b+R₁₀₂+R₁₀₂+r_e/2+r_e/2)＝(15+15+15+15+2.5+2.5)[歐姆]＝65[歐姆]。

這導致小于3dB的噪聲指數(NF)。10mA尾電流在發射極之間的電阻器102兩端產生DC電壓，具有每個電阻器102?75mV的值。而為了獲得較高的118dBμV(峰值)的三階輸入交點(3^rd?order?input?intercept?point，即IP3)，這是必須的。通過所述級實現的差分電壓增益Av等于集電極電阻103的兩倍與全部發射極電阻的比值，即：

Av＝(50+50)/(5+15+15+5)＝2.5

現有技術的缺點是只能通過高功率消耗來實現大的動態范圍。因此渴望一種可以在實質保持同樣級別的噪聲、增益和失真性能的同時充分地減小這種功率消耗的電路。

發明內容

本發明的系統和方法提供了一種大動態范圍低功率差分輸入級。

大動態范圍意味著以下情況的組合：

a)所述級對于低噪聲的貢獻；以及

b)特別是在高輸入水平時發生的低水平的內部調制產品(這與較高的三階輸入交點IP3等效)。

低功率意味著對于相同的性能水平，傳統輸入級的功耗是本發明的系統和方法功耗的5倍。

在優選實施例中，通過發射極之間的電容器而不是兩個電阻器來實現發射極負反饋(emitter?degeneration)。那么可以在差分電壓增益保持不變的同時，使發射極電流降低為原來的五分之一。

因此，根據本發明的輸入級只要求具有相同性能的傳統輸入級的當前功耗的五分之一。這樣的節能對于諸如無線LAN接收機之類的移動和便攜式電池供電設備尤為重要。

附圖說明

圖1示出了傳統差分輸入級；

圖2示出了根據本發明的低功率大動態范圍差分輸入級；

圖3示出了根據本發明改進的調頻廣播收音機(FM?broadcastreceiver)的射頻前端(RF?front?end)；

圖4示出了根據本發明改進的電視機的超高頻(UHF)部分；以及

圖5示出了按照本發明改進的寬帶接收機的射頻前端(RF?frontend)。

具體實施方式

本領域普通技術人員應該理解的是提供以下描述用于說明而不是限制的目的。技術人員理解的存在落在本發明的精神和所附權利要求范圍之內的許多變體。可以從當前描述中省略公知功能和操作的不必要的細節，以便不會混淆本發明。

本發明的系統和方法提供了一種大動態范圍低功率差分輸入級。

現在參照圖2，晶體管101是與圖1中所示的傳統輸入級相同的類型，因此，它們具有15歐姆的相同內部基極電阻R_b。總尾電流為：

2×1mA＝2mA，

而不是傳統輸入級中的10mA。

發射極負反饋是通過位于發射極104之間的電容器201而不是兩個電阻器102來實現的。在本實施例中，該電容器的值為10pF，并且該電容器對噪聲電路沒有貢獻，可以認為所述電容器是無損的。