[發明專利]一種頻率補償的寬帶放大器

有效

• 申請號: 201010268997.0
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN102386859A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 潘文光;馬成炎;甘業兵;于云豐;王良坤
• 申請（專利權）人: 杭州中科微電子有限公司
• 主分類號: H03F1/42
• 分類號: H03F1/42
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王鑫康

技術領域

本發明屬于無線射頻通信技術領域，涉及寬帶放大器，尤其涉及一種頻率補償的寬帶放大器，應用于CMOS射頻集成接收器電路，用于實現中頻信號的放大。

背景技術

在CMOS射頻集成接收器電路中，射頻信號經過射頻放大后，下變頻為中頻信號，中頻頻率的選擇和系統構架有關，從幾MHz到幾十MHz不等。下變頻后的中頻信號，通過片上有源濾波器對帶外信號進行抑制，之后經過后端的自動增益控制電路(AGC)進一步放大，最后送到數模轉換器(ADC)進行量化編碼，供數字基帶處理。為降低有源濾波器的噪聲影響，通常會在有源濾波器前級加入一個增益級電路。當中頻頻率較高，需要寬帶的放大器電路，采用常用的結構時會消耗較多的功耗，且帶寬也不易做得很高。后級的自動增益控制電路中的放大器單元也要在同樣的帶寬下工作，此時消耗的功耗就會更大。

目前的寬帶放大器尤其是自動增益控制電路的放大器單元設計中，為實現高的頻率特性，都采用電阻做負載，此種電路結構可以減小寄生電容，但是寬帶放大器輸出端的輸出電平通常不易調節，在增益和輸出電平之間存在著矛盾。已有文獻提出采用有源電阻做負載來實現高的頻率特性，雖可解決增益和輸出電平之間的矛盾，但是有源負載引入的寄生電容會導致帶寬減小，工作在較高頻率時，還會加大功耗。

本發明為基于有源電阻負載的寬帶放大器，提出一種頻率補償技術，可解決增益和輸出電平之間的矛盾，既不會導致帶寬減小，在相同的功耗下，電路的帶寬能夠擴大兩倍以上。

發明內容

本發明的目的是克服已有技術的缺陷，提出一種通過頻率補償技術從而提高了工作頻率范圍的寬帶放大器電路，本發明是通過以下的技術方案來實現。

一種頻率補償的寬帶放大器，采用差分輸入/輸出電路結構，其在于該寬帶放大器的電路構成包括：

一個第一跨導放大單元；

一個第二跨導單元，該跨導單元為反饋連接電路結構，它和第一跨導放大單元串聯連接；

兩個電阻，它嵌入連接到第二跨導單元中，用于頻率補償；以及

兩個電容，用于等效于后級電路引入的容性負載。

一種頻率補償的寬帶放大器，其在于所述第一跨導放大單元為差分輸入/輸出的電路結構，它的兩個差分輸入端連接兩個差分輸入電壓信號；第一跨導放大單元的兩個差分輸出端，與嵌入兩個頻率補償電阻的兩個差分反饋端一一對應串聯連接，還與兩個等效于負載的電容一一對應并聯連接；第一跨導放大單元用于將輸入信號電壓放大并轉換為電流信號。

第一跨導放大單元差分輸出端和第二跨導單元的兩路差分輸入端串聯連接，第一跨導放大單元和第二跨導單元決定著該放大器寬帶的直流增益。

一種頻率補償的寬帶放大器，其在于所述第二跨導單元為反饋連接電路結構采用反饋連接形式，等效成一個負載電路；作為第一跨導放大單元的等效負載；等效負載Z_in表達式為

Zin=1+SCgs2RSCgs2+gm2]]>

式中：S為頻率參變量，C_gm2為輸入端寄生電容，g_m2為跨導單元跨導值，R為補償電阻值；

直流狀態時的第二跨導單元等效為一個電阻，其阻值為該跨導單元跨導值的倒數，即1/g_m2。

一種頻率補償的寬帶放大器，其在于所述兩個頻率補償電阻均為MOSFET有源阻性元件，或為溝道掩模電阻，分別集成嵌入連接于第二跨導單元輸出反饋端和第二跨導單元的輸入端之間。采用溝道掩模電阻的頻率補償作為技術方案的一個實施例，采用MOSFET有源阻性元件電阻的頻率補償作為技術方案的另一個實施例。