高頻帶寬放大電路的製作方法
2023-09-19 19:27:55
專利名稱：高頻帶寬放大電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及集成電路領域，更具體地涉及一種高頻帶寬放大電路。
背景技術：
在各種信號接收機(射頻通信、光纖通信、高速串行通信)中，需要對接收到的微弱信號進一步放大，以便後續電路對該信號的處理。隨著信號頻率越來越來高，信號在介質傳輸過程中的損失也越來越大。眾所周知地，信號的頻率越高需要的放大電路的帶寬越寬，信號的損失越高需要放大電路的增益越大；綜合這兩方面使得對放大器的增益帶寬積的需求要求越來越高。在現有的高頻帶寬放大電路中，在使用傳統結構拓撲不變的基礎上，要獲得更高的增益帶寬積則需要更高的電流以及功耗，且增益帶寬積與工作電流的平方成正比，這種方法需要提供較大的電流，同時也需要較大的功耗，從而使得這種方法越來越失去吸引力；另外，可使用小尺寸的放大器，使放大器的寄生電容減小，以減小對帶寬的影響，但是小尺寸的放大器的電流驅動能力也很弱，使得放大器不能滿足工作要求。。隨著高頻帶寬放大電路對增益帶寬積的需求進一步增加，由於傳統拓撲結構的限制，即使將電流再增大也無法使增益帶寬積有效地增大，從而使高頻帶寬放大電路對增益帶寬積的提高陷入工藝瓶頸。因此，有必要提供一種改進的高頻帶寬放大電路以克服上述缺陷。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種高頻帶寬放大電路，該高頻帶寬放大電路具有更高的增益帶寬積，更小的功耗，且推挽放大器結構簡單，寄生電容小，噪聲低。為實現上述目的，本明提供一種高頻帶寬放大電路，其包括推挽放大器、反饋電阻、第一有源電感及第二有源電感，所述推挽放大器的輸入端與外部輸入端連接，所述推挽放大器的輸出端與輸出埠連接，所述反饋電阻的兩端分別與外部輸入端及輸出埠連接，所述第一有源電感一端連接外部電源，另一端與輸出埠連接，所述第二有源電感一端接地，另一端與輸出埠連接。較佳地，所述推挽放大器包括第一場效應管與第二場效應管，所述第一場效應管的柵極與第二場效應管的柵極與外部輸入端連接，所述第一場效應管的源極與外部電源連接，所述第二場效應管的源極接地，所述第一場效應管的漏極與第二場效應管的漏極均與輸出埠連接。較佳地，所述第一有源電感包括第一電阻與第三場效應管，所述第三場效應管的漏極與外部電源連接，其源極與輸出埠連接，所述第一電阻的兩端分別與第三場效應管的柵極與漏極連接。較佳地，所述第二有源電感包括第二電阻與第四場效應管，所述第四場效應管的漏極與輸出埠連接，其源極接地，所述第二電阻的兩端分別與第四場效應管的柵極與源極連接。[0010]與現有技術相比，本實用新型的高頻帶寬放大電路由於在推挽放大器的輸出端還分別連接有第一有源電感與第二有源電感，且所述第一有源電感的一端連接外部電源，所述第二有源電感的一端接地，使得所述第一電感與第二電感配合提供一額外零點可抵消推挽放大器輸出端的極點，擴展輸出信號的帶寬，提高輸出信號的增益帶寬積；並且兩所述有源電感的配合使高頻帶寬放大電路中「輸出-電源」與「輸出-地」成對出現，使得所述推挽放大器的輸出工作點確定，避免了推挽放大器輸出工作點浮動的問題，且可以提供更加平衡的輸出驅動。通過以下的描述並結合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用於解釋本實用新型的實施例。
圖1為本實用新型高頻帶寬放大電路的原理圖。
具體實施方式
現在參考附圖描述本實用新型的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。如上所述，本實用新型提供了一種高頻帶寬放大電路，該高頻帶寬放大電路具有更高的增益帶寬積，更小的功耗，且主運放結構簡單，寄生電容小，噪聲低。請參考圖1，本實用新型的高頻帶寬放大電路包括推挽放大器、反饋電阻Rf、第一有源電感及第二有源電感；所述推挽放大器的輸入端與外部輸入端IN連接，其輸出端與輸出埠 OUT連接，所述推挽放大器對外部輸入端IN輸入的高頻信號進行放大，以使輸出的高頻信號的增益及帶寬均增大；所述反饋電阻Rf的兩端分別與外部輸入端IN及輸出埠OUT連接，所述反饋電阻Rf為所述推挽放大器提供負反饋，以進一步增加所述推挽放大器輸出信號的增益與帶寬；所述第一有源電感一端連接外部電源VDD，另一端與輸出埠 OUT連接，所述第二有源電感一端接地，另一端與輸出埠 OUT連接，所述第一有源電感與第二有源電感配合以抵消所述推挽放大器寄生電容對放大後的高頻信號的帶寬的影響。具體地，所述推挽放大器包括第一場效應管Ml與第二場效應管M2，所述第一場效應管Ml的柵極與第二場效應管M2的柵極與外部輸入端IN連接，所述第一場效應管Ml的源極與外部電源VDD連接，所述第二場效應管M2的源極接地，所述第一場效應管Ml的漏極與第二場效應管M2的漏極均與輸出埠 OUT連接，從而所述推挽放大器將外部輸入端IN輸入的高頻信號經放大後由輸出埠 OUT輸出；其中，在所述推挽放大器對輸入的高頻信號進行放大的過程中，由於所述第一場效應管Ml與第二場效應管M2的寄生電容的存在，使得高頻信號在其傳輸通路上引入一個極點，高頻信號傳輸函數在該極點處以20db/10倍頻程下降，從而使得高頻信號傳遞函數帶寬降低；可理解地，放大器(也即是所述推挽放大器)僅對帶寬以內的高頻信號有放大作用，帶寬越低放大器對高頻信號放大作用越弱，因此所述推挽放大器上的寄生電容會在一定程度上削弱輸出的高頻信號的帶寬；所述反饋電阻Rf跨接於所述推挽放大器的輸入端與輸出端，所述反饋電阻Rf構成所述推挽放大器的負反饋，該負反饋降低了推挽放大器作為前級的負載電阻，同時也降低本級的輸出負載電阻，擴展了高頻信號輸出後的工作帶寬，並且使得運放增益在各種工藝條件下相對恆定；另外，所述反饋電阻Rf可實現推挽放大器對電壓的取樣及電流求和(即對電流進行放大)，使得整個高頻帶寬放大電路結構簡單，功耗小。所述第一有源電感包括第一電阻Rl與第三場效應管M3，所述第三場效應管M3的漏極與外部電源VDD連接，其源極與輸出埠 OUT連接，所述第一電阻Rl的兩端分別與第三場效應管M3的柵極與漏極連接，從而所述第一有源電感構成一跨接於輸出埠 OUT和外部電源VDD之間的有源電感；所述第二有源電感括第二電阻R2與第四場效應管M4，所述第四場效應管M4的漏極與輸出埠 OUT連接，其源極接地，所述第二電阻R2的兩端分別與第四場效應管M4的柵極與源極連接，從而所述第二有源電感構成一跨接於輸出埠 OUT和地之間的有源電感；從而所述第一有源電感與所述第二有源電感配合可提供一額外零點，高頻信號傳輸函數在零點處以20db/10倍頻程上升，恰好補償了放大器的寄生電容在該處產生的極點，兩所述有源電感在保持大增益的同時擴展了帶寬，增加了增益帶寬積；其中，所述極點及零點的產生及對高頻信號的具體影響，均為本領域技術人員所熟知，在此不再詳細描述；由於所述推挽放大器的固有特性，所述推挽放大器的輸出為漏端輸出(見圖1)，使得輸出的工作點不確定，在本實用新型中，由於兩有源電感在本電路中「輸出一電源」與「輸出一地」成對出現，使得所述推挽放大器的輸出工作點確定，避免了推挽放大器輸出工作點浮動的問題，且可以提供更加平衡的輸出驅動。在本實用新型的實際應用中，所述第一有源電感與第二有源電感的選擇將根據所述推挽放大器的具體參數而決定，以有效地抵消所述推挽放大器的寄生電容對高頻信號帶寬的影響。以上結合最佳實施例對本實用新型進行了描述，但本實用新型並不局限於以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本實用新型的本質進行的修改、等效組合。
權利要求1.一種高頻帶寬放大電路，其特徵在於，包括推挽放大器、反饋電阻、第一有源電感及第二有源電感，所述推挽放大器的輸入端與外部輸入端連接，所述推挽放大器的輸出端與輸出埠連接，所述反饋電阻的兩端分別與外部輸入端及輸出埠連接，所述第一有源電感一端連接外部電源，另一端與輸出埠連接，所述第二有源電感一端接地，另一端與輸出埠連接。
2.如權利要求1所述的高頻帶寬放大電路，其特徵在於，所述推挽放大器包括第一場效應管與第二場效應管，所述第一場效應管的柵極與第二場效應管的柵極與外部輸入端連接，所述第一場效應管的源極與外部電源連接，所述第二場效應管的源極接地，所述第一場效應管的漏極與第二場效應管的漏極均與輸出埠連接。
3.如權利要求2所述的高頻帶寬放大電路，其特徵在於，所述第一有源電感包括第一電阻與第三場效應管，所述第三場效應管的漏極與外部電源連接，其源極與輸出埠連接，所述第一電阻的兩端分別與第三場效應管的柵極與漏極連接。
4.如權利要求2所述的高頻帶寬放大電路，其特徵在於，所述第二有源電感包括第二電阻與第四場效應管，所述第四場效應管的漏極與輸出埠連接，其源極接地，所述第二電阻的兩端分別與第四場效應管的柵極與源極連接。
專利摘要本實用新型公開了一種高頻帶寬放大電路，其包括推挽放大器、反饋電阻、第一有源電感及第二有源電感，所述推挽放大器的輸入端與外部輸入端連接，所述推挽放大器的輸出端與輸出埠連接，所述反饋電阻的兩端分別與外部輸入端及輸出埠連接，所述第一有源電感一端連接外部電源，另一端與輸出埠連接，所述第二有源電感一端接地，另一端與輸出埠連接。本實用新型的高頻帶寬放大電路具有更高的增益帶寬積，更小的功耗，且推挽放大器結構簡單，寄生電容小，噪聲低。
文檔編號H03F1/42GK202906838SQ20122054839
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者張子澈, 武國勝 申請人:四川和芯微電子股份有限公司