[發(fā)明專利]一種dB線性超寬帶可變增益放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610045159.4
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105720938B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李振榮;莊奕琪;龐瑞;劉心彤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03G3/30
• 分類號: H03G3/30;H03F1/48;H03F3/24
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 胡樂

1.一種dB線性超寬帶可變增益放大器，其特征在于：主要由差分共射極可變跨導(dǎo)放大器單元、差分可變負載阻抗單元和增益控制單元組成；其中差分共射極可變跨導(dǎo)放大器單元將差分輸入信號轉(zhuǎn)換為差分電流信號，所述差分電流信號經(jīng)由差分可變負載阻抗單元轉(zhuǎn)換成差分電壓信號輸出；

所述的差分共射極可變跨導(dǎo)放大器單元主要由npn晶體管Q1、Q2和起偏置作用的第一尾電流源組成，其中npn晶體管Q1、Q2完全匹配構(gòu)成信號放大管對，發(fā)射極共接所述第一尾電流源，差分輸入信號通過相等數(shù)值的隔直電容連接在所述信號放大管對的基極上，基極還分別經(jīng)由數(shù)值相等的電阻偏置于固定電壓Vbias2上，集電極作為該dB線性超寬帶可變增益放大器的輸出端，通過隔直電容輸出差分電壓信號；

所述的差分可變負載阻抗單元主要由兩對采用二極管連接的npn晶體管和起偏置作用的第二尾電流源組成；第一對二極管連接的npn晶體管Q3、Q4的基極和集電極連接在供電電源VDD上，發(fā)射極連接在所述信號放大管對相應(yīng)的集電極上；第二對二極管連接的npn晶體管Q5、Q6的基極和集電極也連接在所述信號放大管對相應(yīng)的集電極上，發(fā)射極接所述第二尾電流源；

所述二極管連接是指晶體管的基極與集電極相連接；

所述第一尾電流源和第二尾電流源的電流值由所述增益控制單元分別控制；增益控制單元包含有一個指數(shù)關(guān)系電流發(fā)生器，指數(shù)關(guān)系電流發(fā)生器包括完全匹配的npn晶體管Q9和npn晶體管Q10、一個固定阻值的電阻R1和產(chǎn)生電流控制信號Icnt的電流沉；npn晶體管Q9的基極連接在電阻R1的一端和固定電壓Vbias1上，npn晶體管Q10的基極連接在電阻R1的另一端和電流沉的正端，Q9的發(fā)射極、Q10的發(fā)射極和電流沉的負端均接地，npn晶體管Q9的集電極電流I9與npn晶體管Q10的集電極電流I10之比為指數(shù)關(guān)系；通過電流鏡的操作使得大小為(I9-I10)即I9·(1-exp(-Icnt·R1))的電流復(fù)制到所述第二尾電流源，集電極電流I10放大設(shè)定倍數(shù)復(fù)制到所述第一尾電流源。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dB線性超寬帶可變增益放大器，其特征在于：

所述第一尾電流源采用npn晶體管Q7，集電極接所述信號放大管對的發(fā)射極，發(fā)射極接地，基極電壓由所述增益控制單元控制；

所述第二尾電流源采用npn晶體管Q8，集電極接第二對二極管連接的npn晶體管Q5、Q6的發(fā)射極，發(fā)射極接地，基極電壓由所述增益控制單元控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的dB線性超寬帶可變增益放大器，其特征在于：所述的增益控制單元還包括共源共柵電流鏡和采用二極管連接的npn管Q11；

所述的共源共柵電流鏡由四個PMOS晶體管MP1、MP2、MP3和MP4構(gòu)成，MP1與MP2共柵，MP3和MP4共柵，MP2和MP4均為二極管連接形式，MP2的漏極與MP4的源極相連接形成串聯(lián)，MP2源極連接在VDD上，MP4的漏極與指數(shù)關(guān)系電流發(fā)生器中的Q9的集電極相連接；MP1的漏極與MP3的源極相連接形成串聯(lián)，MP1的源極連接在VDD上，MP3的漏極與所述采用二極管連接的npn管Q11的集電極、指數(shù)關(guān)系電流發(fā)生器中的Q10的集電極連接，在三者連接點處實現(xiàn)了Q9集電極電流與Q10集電極電流作差；

所述采用二極管連接的npn管Q11與第二尾電流源npn晶體管Q8構(gòu)成1:1的第二電流鏡，使得所述大小為(I9-I10)即I9·(1-exp(-Icnt·R1))的電流復(fù)制到所述第二尾電流源；

所述npn晶體管Q10的基極與第一尾電流源npn晶體管Q7的基極連接，使得Q10與Q7構(gòu)成1:2的第一電流鏡。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的dB線性超寬帶可變增益放大器，其特征在于：所述第一電流鏡和第二電流鏡的公共基極分別通過旁路電容C4和C5到地。