[發(fā)明專利]一種可調(diào)的分布式放大器電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510738528.3
• 申請日: 2015-11-03
• 公開（公告）號: CN105356855A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張瑛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03G3/20
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可調(diào)的分布式放大器電路。

背景技術(shù)

無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展對通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸率和帶寬提出了更高要求。通常采用的寬帶放大器設(shè)計技術(shù)包括負(fù)反饋、平衡放大器、電阻匹配以及有源匹配等等，然而這些技術(shù)均無法有效提升放大器的增益帶寬積。分布式放大器由于其結(jié)構(gòu)上的特性，能夠突破放大器增益帶寬積的限制，實現(xiàn)更寬頻帶的信號放大，在包括微波功率放大器在內(nèi)的超寬帶MMIC(MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit，單片微波集成電路)領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用。目前的分布式放大器已出現(xiàn)各種類型的結(jié)構(gòu)，包括非均勻結(jié)構(gòu)、分布-級聯(lián)結(jié)構(gòu)等等，但它們都是采用低通結(jié)構(gòu)的人工傳輸線形式，此時所有增益單元都必須工作在同一種偏置狀態(tài)下，因此設(shè)計自由度較低，無法通過設(shè)置不同的工作點來改善分布式放大器的線性度等性能。此外，傳統(tǒng)的分布式放大器結(jié)構(gòu)中沒有在加工之后還可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的器件，因此對電路中有源和無源器件的模型準(zhǔn)確度要求很高，器件模型的準(zhǔn)確度在很大程度上決定著電路加工測試的成敗。

分布式放大器的基本原理是將晶體管的寄生電容與電感元件構(gòu)成人工傳輸線，從而克服寄生電容造成的增益滾降，其電路原理圖如圖1所示，其中VDD為電源電壓，V_G為直流偏置電壓，片上電感L_Gi和增益單元的輸入阻抗構(gòu)成了輸入人工傳輸線，片上電感L_Di和增益單元的輸出阻抗構(gòu)成了輸出人工傳輸線，顯然輸入/輸出人工傳輸線均為低通濾波器結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的分布式放大器由于各級增益單元采用直接耦合方式，因此各個增益單元必須工作在同樣的直流偏置條件下。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提出一種改善線性度的分布式放大器電路，其技術(shù)方案是：

一種可調(diào)的分布式放大器電路，包括若干個增益單元和連接在每個所述增益單元輸入端的輸入片上電感、連接在每個所述增益單元輸出端的輸出片上電感，至少在一組相鄰的兩個增益單元之間的輸入端串聯(lián)兩個NMOS晶體管，所述NMOS晶體管與所述輸入片上電感構(gòu)成帶通匹配網(wǎng)絡(luò)，兩個所述NMOS晶體管各自的源極和漏極連在一起，兩個所述NMOS晶體管之間通過第一偏置電阻接至偏置電壓；每個增益單元的輸入端接有第二偏置電阻，從所述第二偏置電阻的另一端施加第二偏置電壓。

一種情況是，兩個所述NMOS晶體管分別連在所述輸入片上電感的兩端，且柵極與所述片上電感相連。

一種情況是，兩個所述NMOS晶體管分別連在所述輸入片上電感的兩端，且源極和漏極與所述片上電感相連。

一種情況是，兩個所述NMOS晶體管設(shè)在所述片上電感的同一側(cè)，且柵極直接相連。

還一種情況是，兩個所述NMOS晶體管設(shè)在所述片上電感的同一側(cè)，且源極和漏極直接相連。

所述增益單元為一NMOS管，其柵極為輸入端，漏極為輸出端。

所述增益單元由兩個連接的NMOS管組成，第一NMOS管的源極與第二NMOS管的漏極連接，第二NMOS管的柵極為輸入端，第一NMOS管的漏極為輸出端。

所述增益單元由兩個NMOS管和一個電感組成，第一NMOS管的源極與所述電感一端連接，所述電感的另一端連接第二NMOS管的漏極，第二NMOS管的柵極為輸入端，第一NMOS管的漏極為輸出端。

在第一個輸入片上電感之前和最后一個輸入片上電感之后以及在第一個輸入片上電感之前和最后一個輸入片上電感之后分別串聯(lián)有一個耦合電容。

本發(fā)明的有益效果：

(1)通過引入可等效為可變電容器的NMOS晶體管將各個增益單元輸入端的直流偏置隔離開，從而可以對輸入人工傳輸線的匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加工后調(diào)試，從而降低了建模不準(zhǔn)確或工藝偏差等因素而造成的加工驗證失敗的風(fēng)險；

(2)通過采用不同電路結(jié)構(gòu)的增益單元，以及施加不同的偏置電壓V_Gi和V_Bi能夠改變各個增益單元的靜態(tài)工作點，從而可以改善它們的線性度。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的分布式放大器電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實施例分布式放大器電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明另一實施例分布式放大器電路結(jié)構(gòu)圖；

圖4為NMOS晶體管構(gòu)成的可變電容的變?nèi)萏匦裕?/p>

圖5為增益單元的一個實施例結(jié)構(gòu)圖；

圖6為增益單元的另一個實施例結(jié)構(gòu)圖；

圖7為增益單元的又一個實施例結(jié)構(gòu)圖；

圖8為圖5實施例的輸出電流、跨導(dǎo)增益及各階導(dǎo)數(shù)與輸入電壓的關(guān)系；