[發明專利]一種差模信號相合與共模信號相消的晶體管放大器

有效

• 申請號: 202110947189.5
• 申請日: 2021-08-18
• 公開（公告）號: CN113630097B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 洪偉;唐大偉;李澤坤;周培根
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明公開一種差模信號相合與共模信號相消的晶體管放大器，包括晶體管放大器包括一路差分共發射極結構放大器(1)、一路差分共基極結構放大器(2)，差分共發射極結構放大器(1)的同相輸入端(3)與差分共基極結構放大器(2)的同相輸入端相連接，反相輸入端(4)與差分共基極結構放大器的反相輸入端相連接，差分共射極結構放大器(1)的同相輸出端(5)與差分共基極放大器(2)的同相輸出端相連接，反相輸出端(6)與差分共基極結構放大器(2)的反相輸出端相連接；本發明將差分共射放大器與差分共基放大器并行交錯連接，同時實現了差模信號功率合成與共模信號功率抵消，具有傳統結構無法實現的優異性能。

技術領域

本發明涉及一種新型晶體管放大器拓撲結構，具體說是一種采用半導體集成電路工藝制作、使用晶體管進行射頻信號放大的放大器結構，以提升放大器帶寬、增益、輸入匹配、共模抑制、諧波抑制、隔離度、穩定性等指標。

背景技術

射頻放大器是射頻電路系統的核心模塊之一，其性能直接影響軍用雷達系統的探測能力、現代通信系統的通信質量、射電天文的探測范圍、射頻儀器設備的工作性能。隨著無線電技術的進一步發展，目前的射頻技術覆蓋的頻段已經從低頻段，覆蓋到毫米波頻段，并正在向太赫茲頻段演進。由于毫米波和太赫茲頻段頻帶更寬，可用于傳輸更高的速率，從而獲得更大的通信容量，國際上目前對于毫米波和太赫茲頻段已經涌現出越來越多的應用，包括無線局域網、太赫茲成像、毫米波車載雷達、光譜學和遙感等，并且還尚有大量的頻段未被開發和利用，這些應用使得對射頻放大器的需求越來越高。

但隨著頻率的上升，射頻放大器的性能迅速降低，對上述所有毫米波和太赫茲系統來說，高性能射頻放大器的設計一直是一個難點。

傳統放大器采用共射(源)、共基(柵)、共集(漏)三種結構，或將三種結構級聯使用(如共射共基Cascode結構)，但由于晶體管本身的物理特性以及寄生參數的影響，三種結構均不能同時提供大帶寬、高增益、高共模抑制和高隔離度等指標，必須引入復雜的外圍結構并犧牲部分性能才能實現上述指標中的部分幾點。

因此，需要發明一種能夠大幅度減弱晶體管寄生參數影響、補償晶體管物理特性的晶體管放大器結構，以應用于各類射頻信號放大電路中，進而解決傳統結構中各指標間的相互制約問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種差模信號相合與共模信號相消的晶體管放大器，具體說是一種采用半導體集成電路工藝制作、使用晶體管進行信號放大的放大器結構以改善放大器帶寬、增益、輸入匹配、共模抑制、諧波抑制、隔離度、穩定性等指標的新型晶體管放大器結構。

技術方案：本發明的一種差模信號相合與共模信號相消的晶體管放大器包括一路差分共發射極結構放大器、一路差分共基極結構放大器，差分共發射極結構放大器(1)的同相輸入端與差分共基極結構放大器的同相輸入端相連接，差分共發射極結構放大器的反相輸入端與差分共基極結構放大器的反相輸入端相連接，差分共射極結構放大器的同相輸出端與差分共基極放大器的同相輸出端相連接，差分共發射極結構放大器的反相輸出端與差分共基極結構放大器的反相輸出端相連接；

位于共發射極結構放大器集電極和共基極結構放大器發射極的四路電流通路以提供晶體管的偏置電流I₁、偏置電流I₂、偏置電流I₃、偏置電流I₄，位于共基極結構放大器基極和共發射極放大器發射極的兩路電壓通路以提供晶體管的偏置電壓V_bias,b、偏置電壓V_bias,e,位于共發射極結構放大器(1)基極或共基極結構放大器發射極的差分輸入端口V_in+、差分輸入端口V_in-，位于共發射極結構放大器集電極或共基極結構放大器集電極的差分輸出端口V_out+、差分輸出端口V_out-。