[發明專利]GaAs HBT高增益寬帶線性跨導單元電路

有效

• 申請號: 200910090348.3
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101989837B
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 陳高鵬;吳旦昱;金智;武錦;劉新宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03F3/45;H03K19/018
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及半導體器件及集成電路設計領域，尤其涉及一種采用砷化 鎵異質結雙極型晶體管(GaAs?HBT)工藝設計的將輸入差分電壓轉換為 差分輸出電流的高增益寬帶線性跨導單元電路。

背景技術

GaAs?HBT因其優秀的高頻及擊穿性能，成為設計制造射頻電路及超 高速數模混合電路的最佳選擇之一。采用GaAs?HBT工藝設計制造的集成 電路，具有更高的工作頻率和更寬的帶寬，并且具有良好的器件匹配性能， 適合用于大規模數模混合集成電路。跨導單元電路用于將輸入的電壓信號 轉換為電流信號輸出，通常被應用于光通信電路以及Sigma-Delta調制器 等場合。這些應用場合要求跨導單元電路具有高增益、寬帶寬以及高線性 度。

采用GaAs?HBT設計的跨導單元電路，由于GaAs?HBT固有的優良高 頻性能，將具有寬帶寬的天然優勢。當GaAs?HBT跨導單元電路輸入端的 差分電壓信號導致輸入端差分對晶體管的電流不同，從而使得這兩個晶體 管的基極-發射極電壓V_BE不同，這是跨導電路非線性的主要來源。另外， 為了提供高增益，根據增益計算公式A_V＝-g_m·R_L(其中A_V為跨導電路的電壓 增益，g_m為跨導，R_L為負載電阻)，需要大的負載電阻；但是大的負載電 阻將導致其兩端的直流壓降很大，致使電路中的晶體管飽和而不能正常工 作。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種GaAs?HBT跨導單元電路， 具有高增益、寬帶寬和高線性度的優良性能。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種GaAs?HBT高增益寬帶線性跨導 單元電路，該電路包括：輸入級子電路、基本跨導子電路、線性化子電路、 負阻子電路和鏡像電流源子電路，其中：

輸入級子電路用于對輸入的差分電壓IN_P和IN_N進行電平移位， 并將移位之后的信號導入到基本跨導子電路；

基本跨導子電路用于將輸入的差分電壓信號轉換為差分電流信號；

線性化子電路用于提高基本跨導電路的線性度；

負阻子電路用于提高跨導電路的增益；

鏡像電流源子電路用于為其余所有電路提供偏置電流。

上述方案中，所述線性化子電路是一個對稱的全差分結構，將基本跨 導子電路輸入端差分對晶體管的基極-發射極電壓V_BE之差作為其輸入，通 過該基本跨導子電路的處理，產生與該電壓差成比例的電流信號，并將該 電流信號加入到該基本跨導子電路的差分電流輸出之上，作為對輸入端差 分對晶體管的基極-發射極電壓V_BE之差所導致的電路非線性的補償，從而 提高GaAs?HBT跨導電路的線性度。

上述方案中，所述負阻子電路是一個對稱的全差分結構，將一個等效 負阻電阻R_neg與負載電阻R_L相并聯，總的等效負載為Reff=Rneg·RLRneg+RL,]]>當負阻R_neg取值使得R_neg+R_L＝0時，基本跨導子電路的總等效負載電阻為無窮大，其電 壓增益也將趨于無窮大。

上述方案中，所述鏡像電流源子電路通過調節鏡像電流源各個支路中 的發射極串聯電阻，可調節該支路的偏置電流。

(三)有益效果