[實用新型]射頻超寬帶驅動放大器芯片

有效

• 申請號: 201922083570.2
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN210745089U
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 王三路
• 申請（專利權）人: 西安博瑞集信電子科技有限公司
• 主分類號: H03F3/42
• 分類號: H03F3/42;H03G3/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本實用新型公開了一種射頻超寬帶驅動放大器芯片，包括兩個輸入電阻、兩個反饋電阻以及運算放大器；其中運算放大器包括：三個放大器，包括：一級放大器、二級放大器和三級放大器；兩個共模反饋電路，包括：一級共模反饋電路和二級共模反饋電路；其中，所述一級放大器和二級放大器直流耦合，所述三級放大器的輸入端與一級放大器的輸入端連接，所述三級放大器的輸出端與二級放大器的輸出端連接，形成前饋結構；本實用新型能夠實現很高的帶寬和線性度，相比于傳統的帶補償電容Cc的兩級或三級放大器，更適合用于電阻反饋結構中，能夠實現更好的性能。

技術領域

本實用新型屬于射頻集成電路領域，具體涉及一種工作在射頻頻段內的超寬帶驅動放大器芯片。

背景技術

射頻驅動放大器作為一種基礎模塊，廣泛應用于各種射頻集成系統中，用于提高信號的傳輸質量和驅動能力。隨著射頻技術的不斷發展和完善，芯片的工作頻率越來越高，射頻集成系統的高性能越來越體現在更高頻和寬帶內，因此對射頻驅動電路的要求越來越高，設計難度也相應地增大，所以研究高性能射頻驅動放大器芯片具有很大的應用前景和現實意義。

目前比較常見的設計驅動放大器的技術主要有源跟隨器結構、共源放大器結構以及電阻負反饋結構等，其中源跟隨器結構和電阻負反饋結構因線性度較高、輸出電阻較低，而常用于驅動模擬小信號、低阻值負載以及電容負載等，而共源放大器常用于驅動大功率信號和滿擺幅大信號。而共源放大器結構在高頻時，由于自身寄生電容的存在，導致帶寬很難提高，并且寄生電容會惡化驅動電路的線性度。因此，本技術主要研究電阻反饋結構的驅動電路。

在電阻反饋放大器結構中，主要由運算放大器A1、輸入電阻R1以及反饋電阻R2構成，反饋環路的帶寬主要由放大器A1的增益帶寬積(GBW)和輸入電阻R1與反饋電阻R2的比值決定，電阻比值越高，電路輸出的帶寬越小，因此，為提高電阻反饋放大器的帶寬，一方面可以提高運算放大器的GBW，進而運算放大器的功耗在所難免就會較大，也可以采用Bicmos工藝設計運算放大器，相較于CMOS工藝，也會有利于提高GBW，另一方面就是減小電阻比值則反饋放大器工作增益較低，放大信號的能力有限。

驅動放大器的線性度應該優于前級電路的線性度，否則驅動電路的非線性會惡化輸出信號的線性度，如果用作單獨的驅動芯片，線性度應該遠高于前級電路的線性度，才能滿足應用需求。有相關文獻指出，電阻負反饋結構的線性度主要取決于兩個方面，一個是運算放大器在反饋結構中的頻率增益，在低頻時，放大器增益較高，反饋環路增益較大，反饋深度較深，線性度較好，然而隨著頻率升高，超過放大器增益的-3dB帶寬，則放大器的增益下降越來越快，反饋環路增益也相應地下降，線性度變差，因此，提高電阻反饋電路線性度的思路是提高放大器低頻增益，并且在保證相位欲度充足的情況下，提高放大器的-3dB帶寬，則GBW也相應提高。另一個方面是運算放大器自身的線性度，當放大器自身的線性度較高，提供的非線性項的系數就會較小，反饋環路的線性度就較高，一般對線性度起決定性作用的是輸出級，可能是運算放大器的第二級或第三級，因此，對輸出級放大器的非線性優化也是需要解決的技術難點。

驅動放大器的噪聲系數對系統性能的影響不一定重要，因為驅動放大器經常處于系統的輸出級，而且前級增益較高，那么驅動放大器的噪聲就不會對系統有太大影響，可如果驅動放大器處于系統的前級，比如驅動模數轉換電路(ADC)，那么，驅動放大器的噪聲系數就會對ADC的信噪比、動態范圍等性能有較大的影響。因此，驅動放大器的噪聲應盡量小。對于電阻反饋放大器結構，輸入電阻和反饋電阻的大小起主要決定作用，一般隨著帶寬的確定，反饋電阻的大小隨之決定，由于反饋電路增益的要求或者限制，輸入電阻的取值也就隨之而定，因此噪聲水平也就根據系統的設計而定；另一個主要的噪聲貢獻來自于運算放大器，而運算放大器的輸入級或第一級決定了放大器的噪聲水平，因此，降低放大器輸入級的噪聲系數，增大第一級放大器的增益，有利于減少放大器輸出級的噪聲貢獻。

綜上所示，本實用新型采用電阻反饋放大器的結構設計射頻高帶寬驅動放大器，思路基本明確，需要設計合理的放大器結構實現所需的性能，實現性能的優化和提高。