[發(fā)明專利]一種單端輸入的偽差分超寬帶晶體管放大器

有效

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• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113659940B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)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: H03F1/48
• 分類號: H03F1/48;H03F3/19;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(fā)明公開一種單端輸入的偽差分超寬帶晶體管放大器，包括一路差分共發(fā)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(fā)射極放大器的接地輸入端(3)、差分共基極放大器的接地輸入端(4)直接接地、兩路放大器的同相輸入端(7)相連接、兩路放大器的同相輸出端(5)相連接、兩路放大器的反相輸出端(6)相連接；差分共基極放大器基級(b)接共模電阻R_b(11)、差分共射極放大器射級(e)接共模電阻R_e(13)。本發(fā)明通過將差分輸入端中的一個接地，并使用共模電阻抑制共模信號，避免了傳統(tǒng)偽差分結構共模抑制特性差、且需要旁路和隔直電容導致帶寬降低的問題，具有從直流到射頻的超寬帶輸入匹配與放大特性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種新型單端輸入的偽差分超寬帶晶體管放大器結構，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，以實現(xiàn)從直流到射頻的超寬帶信號放大與輸入匹配。

背景技術

超寬帶射頻放大器是射頻測量儀器、超寬帶通信系統(tǒng)的核心模塊之一，其性能直接影響射頻儀器設備的工作性能以及超寬帶通信系統(tǒng)的通信速度。隨著無線電技術的進一步發(fā)展，目前的射頻技術覆蓋的頻段頻段內越來越寬，已經(jīng)從低頻段，覆蓋到毫米波頻段，并正在向太赫茲頻段演進，得對超寬帶射頻測量儀器的帶寬要求越來越高，從而對超寬帶放大器的需求越來越高。

但隨著可用頻譜不斷增加，在復雜的射頻測量儀器中，普通寬帶放大器已經(jīng)不能達到儀器帶寬的需求，為了能夠實現(xiàn)超寬帶的測量范圍，往往需要數(shù)個寬帶放大器在不同頻段進行放大，或使用不同設備在不同頻段進行測量，這也將導致測量結果的不連續(xù)性。另一方面，由于針對不同頻段所需要的放大器數(shù)量越來越多，也帶來成本和功耗的大量增加。因此，高性能超寬帶射頻放大器的設計成為高性能超寬帶測量儀器設備的一個難點。

傳統(tǒng)超寬帶放大器通常采用行波放大器結構或共基(柵)放大器結構。但對于行波放大器而言，由于需要使用大量晶體管進行單級放大，這將導致功耗的增大和效率的降低，同時通常也無法提供例如直流DC到200GHz范圍或更大帶寬的超寬帶放大性能。而對于共基(柵)放大器結構放大器而言，盡管該結構可以在低頻出提供較好的輸入匹配，但由于晶體管物理特性和寄生參數(shù)的影響，仍然無法在超高的頻段范圍內，提供優(yōu)異的輸入匹配性能。同時，為了保證正常工作，傳統(tǒng)的射頻放大器往往也需要許多的旁路電容和隔直電容，這也導致傳統(tǒng)射頻放大器難以在低頻處使用。

因此，需要發(fā)明一種能夠實現(xiàn)從直流到射頻超寬帶放大的、不需要使用隔直電容和旁路電容的、同時能夠大幅度減弱晶體管寄生參數(shù)影響、能補償晶體管物理特性的晶體管放大器，以應用于各類超寬帶射頻測量儀器、寬帶毫米波和太赫茲系統(tǒng)中。

發(fā)明內容

技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種單端輸入的偽差分超寬帶晶體管放大器結構，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，以實現(xiàn)從直流到射頻的超寬帶信號放大與輸入匹配。

技術方案：本發(fā)明的一種單端輸入的偽差分超寬帶晶體管放大器拓撲結構包括一路差分共發(fā)射極結構放大器、一路差分共基極結構放大器，差分共發(fā)射極結構放大器的接地輸入端、差分共基極結構放大器的接地輸入端直接接地，差分共發(fā)射極結構放大器的同相輸入端和差分共基極結構放大器的同相輸入端相連接，差分共發(fā)射極結構放大器的同相輸出端和差分共基極結構放大器的同相輸出端相連接；差分共發(fā)射極結構放大器的反相輸出端和差分共基極結構放大器的反相輸出端相連接；差分共基極結構放大器基極通過共模抑制電阻R_b接偏置電壓V_bias,b，差分共發(fā)射極結構放大器發(fā)射極通過共模抑制電阻R_e接偏置電壓V_bias,e；