多級放大器及集成電路的製作方法
2023-06-06 05:36:06 1
專利名稱：多級放大器及集成電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及多級放大器及集成電路，特別涉及具備在被級聯的多級放大部依序放大信號的增益的多級放大器、以及具有該多級放大器或其他大增益的電路的集成電路中適用的多級放大器及集成電路。
背景技術：
通常，在FM無線電接收機的限幅放大器，或AM無線電接收機的IF(Intermediate Frequency)放大器等中，為了放大微小輸入信號以獲得較大增益，通常採用將多個放大器多級級聯連接而可獲得高增益的多級放大器。以往，也可提供將該多級放大器集成於單晶片的IC。
圖1為具有多級放大器的IC晶片的現有技術例的圖。如圖1所示，多級放大器是自輸入側至輸出側、由級聯n個(本例為3個)的放大器1、2、3所構成。各放大器1～3共同被連接於相同的電源線4，經電源端子盤(pad)6在IC晶片100的外部連接於電源VDD。另外，各放大器1～3共同被連接於相同的接地線5，經接地端子盤7在IC晶片100的外部接地。各放大器1～3利用外部電源VDD進行放大動作。
在如此構成的多級放大器中，被輸入於第一級放大器1的微小信號，通過該放大器1放大所定電平後輸出。在此放大且被輸出的信號，被輸入於第二級放大器2，在該放大器2中進一步被放大後輸出。
以下同樣，通過第三級放大器3將信號進一步放大。這樣，進入第一級放大器1的微小輸入信號，愈到後級振幅逐漸變大，最後自第三級放大器3輸出被放大至所定電平的信號。
通常，FM無線電接收機的限幅放大器、或AM無線電接收機的IF放大器等要求80dB左右的高增益，μV(微伏特)級的微小輸入信號通過該多級放大器後被放大至mV(毫伏特)級的信號。
如上述圖1所示，在現有技術多級放大器中，各級放大器1～3共同連接一電源線4並被引出至電源端子盤6。因此，自外部電源VDD依序被引入各級放大器1～3中的電流存在差異。此時，由於電源線4上存在有共同阻抗，所以被供至各級放大器1～3的電源會發生電位差。尤其是當級聯如放大器的面積較大的電路時，自初級放大器1至電源端子盤6的距離變大，故由於高阻抗會產生較大電位差。並且，存在該電位差會以噪聲的形式出現的問題。
另外，通過各級放大器1～3的內部電路、電源線4及接地線5所形成的信號反饋迴路，會造成自後級放大器向前級放大器的信號反饋。因此，正常的放大信號與反饋信號互相干涉使放大動作變為不穩定，從而造成多級放大器的性能降低。另外，當末級放大器3中的mV級信號反饋到處理μV級微小信號的初級放大器1中時，若總的電路增益較大也會發生振蕩的問題。
發明內容
本發明就是要解決上述問題而開發的，其目的在於在將多個放大器級聯連接時，在具有較大增益且面積也大的電路中，能防止在電源線中產生的噪聲或振蕩等，從而使電路穩定動作。
本發明的多個放大器，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；和連接上述多個放大器的電源線，其特徵在於上述電源線具有與上述多個放大器中的至少初級放大器連接的第一電源線；和與除了上述至少初級放大器以外的、剩餘的放大器共同連接的第二電源線。
另外，本發明也可以是，在上述第二電源線與接地線之間設有旁路電容器。
另外，本發明也可以是，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；和連接上述多個放大器的接地線，其特徵在於上述接地線具有與上述多個放大器中的至少初級放大器連接的第一接地線；和與除了上述至少初級放大器以外的、剩餘的放大器共同連接的第二接地線。
另外，本發明也可以是，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；和連接上述多個放大器的接地線，其特徵在於將上述多個放大器所具有的襯底，分別連接上述接地線。
另外，本發明也可以是，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；和與上述多個放大器分別連接的多條電源線。
另外，本發明的集成電路，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器連接的電源線；以及連接於上述電源線的電源端子盤，其特徵在於上述電源線具有連接於上述多個放大器中的至少初級放大器與上述電源端子盤之間的第一電源線；和共同連接於除了上述至少初級放大器以外剩餘的放大器與上述電源端子盤之間的第二電源線。
另外，本發明也可以是，在上述第二電源線與接地線之間設有旁路電容器。
另外，本發明也可以是，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器連接的接地線；以及連接於上述接地線的接地端子盤，其特徵在於上述接地線具有連接於上述多個放大器中的至少初級放大器與上述接地端子盤之間的第一接地線；和共同連接於除了上述至少初級放大器以外剩餘的放大器與上述接地端子盤之間的第二接地線。
另外，本發明也可以是，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器連接的接地線；以及連接於上述接地線的接地端子盤，其特徵在於上述多個放大器所具有的襯底分別連接於上述接地線。
另外，本發明也可以是，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器分別連接的多條電源線；以及與上述多條電源線共同連接的電源端子盤。
另外，本發明也可以是，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器中的至少初級放大器連接的第一電源線；與除了上述至少初級放大器以外剩餘的放大器共同連接的第二電源線；以及與上述第一及第二電源線共同連接的電源端子盤。
依據如上述構成的本發明，由於對至少上述初級放大器與其他放大器經不同的電源線予以供應相同電源電壓，故不會因各放大器所引入電流差致初級放大器與其他放大器間發生較大電位差，因而可阻止該電位差所起因的噪聲發生。另外，由於初級放大器與其他放大器的信號反饋迴路相異，還能防止自後級放大器向初級放大器反饋信號。
依照本發明的另外特徵，即使在第二電源線上發生噪聲，也能通過其噪聲的阻抗和第二電源線及接地線間所設的旁路電容器平滑化噪聲，以抑低噪聲電平。
依照本發明的其他特徵，通過將多個放大器的襯底個別連接於接地線，使襯底互相分離，從而可避免通過該襯底的電路間耦合。
圖1為具有現有技術的多級放大器的IC晶片構成圖。
圖2為具有實施例1的多級放大器的IC晶片構成圖。
圖3為具有實施例2的多級放大器的IC晶片構成圖。
具體實施例方式
(實施例1)以下，就本發明實施例1參照圖示加以說明。
圖2為具有本實施例的多級放大器的IC晶片10構成例圖。如圖2所示，在本實施例的多級放大器中，自輸入側向輸出側級聯有n個(本例為3個)的放大器1、2、3。
上述多個放大器1～3中，初級放大器1被連接於第一電源線8，經電源端子盤6在IC晶片10的外部被連接於電源VDD(未圖示)。另外，除了初級以外的兩放大器2、3分別被共用連接於相同的第二電源線4，並經電源端子盤6在IC晶片10的外部被連接於電源VDD。各放大器1～3利用外部電源VDD進行放大動作。
雖然也可將第一電源線8及第二電源線4連接於不同的電源端子盤，但本實施例卻如圖2所示共用連接於一個電源端子盤6。這樣，可避免電源端子盤的增加同時，對第一電源線8及第二電源線4保證能提供相同的電源電壓。
另外，各放大器1～3，分別被共用連接於接地線5，經接地端子盤7在IC晶片10外部被接地。另外，在第二電源線4與接地線5間設有旁路電容器9，該旁路電容器9的容量為數pF左右。
如上所述，本實施例的IC晶片10的特徵是，將電源線分成用於處理最微小信號的初級放大器1和用於處理被放大且電平變大某種程度的信號的放大器2、3兩條，並將被分離的各電源線8、4引出至共同的電源端子盤6。
這樣，在初級放大器1與其以外的放大器2、3之間就不會發生較大電位差，可有效地阻止該電位差所起因的噪聲發生。另外，由於初級放大器1與其以外的放大器2、3的信號反饋迴路相異，所以不會有自後級放大器2、3向前級放大器1反饋信號的情形。因此，能避免正常的放大信號與反饋信號發生幹涉以致限制增益的放大。另外，也能避免mV級較大信號反饋到處理μV級微小信號的初級而產生振蕩，可使多級放大器穩定地動作。
並且，在本實施例中，因在共用連接多個放大器2、3的第二電源線4上設有旁路電容器9，所以即使因電源線4上的阻抗而產生噪聲，也能經該阻抗與旁路電容器9予以平滑化噪聲，將噪聲抑制於最小限度。
另外，在上述實施例中，雖將兩個放大器2、3共用連接於一電源線4，但若放大器2所處理的信號的電平並不足夠大，而有可能因自後級放大器3的反饋信號產生振蕩時，也可將該兩個放大器2、3上的電源線加以分離，並把所分離的各電源線引出至共用的電源端子盤6。
例如，也可以將多個放大器1～3分別與多條電源線單獨連接，並且將這些多條電源線連接於共用的電源端子盤6。另外，也可以將初級及第二級放大器1、2連接於共用的電源線，並將第二級為止的放大器1、2與第三級放大器3的電源線加以分離。
另外，在上述實施例中，雖把電源線予以分離，但將接地線或將電源線及接地線雙方面都加以分離也可。例如，將圖2所示接地線5，分離為初級放大器1與接地端子盤7間的第一接地線，與除了初級放大器1的剩餘放大器2、3與接地端子盤7間的第二接地線也可。
另外，在上述實施例中，雖就多級放大器進行了說明，但可適用於任何使微小信號的增益放大的電路。另外，並不局限於使信號的增益放大的電路，只要是搭載了多級將來自前級的輸入信號處理後輸出至下一級的處理電路的集成電路等、具有較大總的增益且面積較大(自端子盤的距離較大)的電路，則在這種集成電路中也可同樣適用本發明。
(實施例2)其次，參照圖示說明本發明實施例2。
圖3為具有本實施例的多級放大器的IC晶片20構成例圖。此外，在圖3中，與圖2所示符號相同符號的要素具有相同功能，故在此省略其重複說明。
在圖3所示的實施例2中，如符號21所示，是將多個放大器1～3所具有的襯底(substrate在MOSFET的矽基板上形成的井區域)分別連接於接地線5。
以往，與圖1所示的電源線4或接地線5同樣，各放大器1～3的襯底，是將相同襯底彼此歸併後共用連接於一襯底線(未圖示)上，並將其連接於專為襯底而設的專用端子盤(未圖示)上。這樣，將漏洩於襯底的噪聲成分等，以襯底線的鋁布線等加以吸取，並從專用的襯底端子盤放出至晶片外部。
但是，此時除了電源端子盤6或接地端子盤7外，尚需裝設襯底的專用端子盤。與此相反，本實施例並不需設置襯底的專用端子盤，相應地可縮小IC晶片20的面積。
另外，通過將共用的襯底線連接於接地端子盤7，也可省略襯底的專用端子盤。但在本實施例中並不設置共用的襯底線本身，而是將各放大器1～3的襯底分別連接於接地線5，經接地線5予以連接於接地端子盤7。這樣，可防止各放大器1～3所具有的襯底間的耦合，以抑制所謂的耦合噪聲。
另外，在本實施例2中，也可適用實施例1所述各種變形例。例如，也可以將初級放大器1及其以外的放大器2、3的接地線分離，並將所分離的各接地線連接於襯底。
以上所示本實施例的多級放大器及集成電路，可適用於如AM或FM無線電接收機、電視接收機、攜帶電話機、無繩電話機、近距離無線電通信技術的藍牙、無線LAN、汽車駕駛導向系統、具有通信功能的遊戲機等，具有接收並處理高頻信號(RF信號)功能的各種電子機器。
另外，以上所說明的各實施例，都不過是為實施本發明時的一具體化例示而已，不得由此限定性解釋本發明的技術範圍，即，本發明只要不脫逸其精神，或其主要特徵，可以種種形式加以實施。
如上所述，由於本發明至少將初級放大器與其以外的放大器的電源線分離，且將所分離各電源線引出至電源端子盤，所以能抑制在初級放大器與其以外的放大器之間發生較大電位差，並可有效地阻止因該電位差而產生的噪聲。
另外，能使初級放大器與其以外的放大器的信號的反饋迴路相異，以有效地防止自後級放大器向初級放大器的信號反饋。這樣可避免正常的放大信號與反饋信號互相干涉以致限制放大增益。另外，能避免mV級較大信號反饋到處理μV級微小信號的初級而發生的振蕩，可使電路穩定地動作。
依據本發明的另外特徵，即使在第二電源線上發生噪聲，也能經該噪聲的阻抗與第二電源線及接地線間所設旁路電容器予以平滑化噪聲，將噪聲電平加以抑制。
依據本發明的其他特徵，由於將多個放大器的襯底分別連接於接地線，故能將襯底互相予以分離。這樣，可避免通過該襯底的電路間耦合，以抑制所謂的耦合噪聲。另外，由於能不需設置襯底的專用端子盤，所以能相應地縮小晶片面積。
本發明可在將多個放大器級聯連接時，在具有較大增益且面積也大的電路中，能防止在電源線中產生的噪聲或振蕩等，從而使電路穩定動作。
權利要求
1.一種多級放大器，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；和連接上述多個放大器的電源線，其特徵在於上述電源線具有與上述多個放大器中的至少初級放大器連接的第一電源線；和與除了上述至少初級放大器以外的、剩餘的放大器共同連接的第二電源線。
2.如權利要求1所述的多級放大器，其特徵在於在上述第二電源線與接地線之間設有旁路電容器。
3.一種多級放大器，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；和連接上述多個放大器的接地線，其特徵在於上述接地線具有與上述多個放大器中的至少初級放大器連接的第一接地線；和與除了上述至少初級放大器以外的、剩餘的放大器共同連接的第二接地線。
4.一種多級放大器，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；和連接上述多個放大器的接地線，其特徵在於將上述多個放大器所具有的襯底，分別連接上述接地線。
5.一種多級放大器，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；連接上述多個放大器的電源線；以及連接上述多個放大器的接地線，其特徵在於上述電源線具有與上述多個放大器中的至少初級放大器連接的第一電源線；和與除了上述至少初級放大器以外的、剩餘的放大器共同連接的第二電源線。
6.如權利要求5所述的多級放大器，其特徵在於上述接地線具有與上述至少初級放大器連接的第一接地線；和與除了上述至少初級放大器以外的、剩餘的放大器共同連接的第二接地線。
7.如權利要求5所述的多級放大器，其特徵在於將上述多個放大器所具有的襯底分別連接上述接地線。
8.一種多級放大器，其特徵在於具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；和與上述多個放大器分別連接的多條電源線。
9.一種集成電路，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器連接的電源線；以及連接於上述電源線的電源端子盤，其特徵在於上述電源線具有連接於上述多個放大器中的至少初級放大器與上述電源端子盤之間的第一電源線；和共同連接於除了上述至少初級放大器以外剩餘的放大器與上述電源端子盤之間的第二電源線。
10.如權利要求9所述的集成電路，其特徵在於在上述第二電源線與接地線之間設有旁路電容器。
11.一種集成電路，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器連接的接地線；以及連接於上述接地線的接地端子盤，其特徵在於上述接地線具有連接於上述多個放大器中的至少初級放大器與上述接地端子盤之間的第一接地線；和共同連接於除了上述至少初級放大器以外剩餘的放大器與上述接地端子盤之間的第二接地線。
12.一種集成電路，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器連接的接地線；以及連接於上述接地線的接地端子盤，其特徵在於上述多個放大器所具有的襯底分別連接於上述接地線。
13.一種集成電路，具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器連接的電源線；與上述多個放大器連接的接地線；連接於上述電源線的電源端子盤；以及連接於上述接地線的接地端子盤，其特徵在於上述電源線具有連接於上述多個放大器中的至少初級放大器與上述電源端子盤之間的第一電源線；和共同連接於除了上述至少初級放大器以外剩餘的放大器與上述電源端子盤之間的第二電源線。
14.如權利要求13所述的集成電路，其特徵在於上述接地線具有連接於上述多個放大器中的至少初級放大器與上述接地端子盤之間的第一接地線；和共同連接於除了上述至少初級放大器以外剩餘的放大器與上述接地端子盤之間的第二接地線。
15.如權利要求13所述的集成電路，其特徵在於上述多個放大器所具有的襯底分別連接於上述接地線。
16.一種集成電路，其特徵在於具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器分別連接的多條電源線；以及與上述多條電源線共同連接的電源端子盤。
17.一種集成電路，其特徵在於具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個放大器；與上述多個放大器中的至少初級放大器連接的第一電源線；與除了上述至少初級放大器以外剩餘的放大器共同連接的第二電源線；以及與上述第一及第二電源線共同連接的電源端子盤。
18.一種集成電路，其特徵在於具有用於對來自前級的輸入信號進行放大後向下一級輸出而級聯的多個處理電路；與上述多個處理電路中的至少初級處理電路連接的第一電源線；與除了上述至少初級處理電路以外剩餘的處理電路共同連接的第二電源線；以及與上述第一及第二電源線共同連接的電源端子盤。
全文摘要
一種多級放大器，通過將用於處理微小信號的初級放大器(1)與其他的放大器(2、3)電源線分離，並把所分離的各電源線(4、8)連接於共用的電源端子盤(6)，從而可避免因流入各放大器(1～3)中的電流差而導致的在初級放大器(1)與其他的放大器(2、3)間發生的大電位差，可防止該電位差起因的噪聲發生。另外，通過使初級放大器(1)與其他的放大器(2、3)的信號的反饋迴路相異，還能防止自後級放大器(2、3)向前級放大器(1)的大信號反饋。
文檔編號H03F3/68GK1531775SQ0281434
公開日2004年9月22日 申請日期2002年7月10日 優先權日2001年7月23日
發明者烏谷宗宏 申請人:新瀉精密株式會社