多级差动放大器的制造方法_3

文档序号:9252640阅读:来源:国知局
16x”,第1-3级的差动放大器的晶体管尺寸设为“8x”。此外,第2-1级的差动放大器的晶体管尺寸设为“4x”,第2-2级的差动放大器的晶体管尺寸设为“2x”,第2-3级的差动放大器的晶体管尺寸设为“lx”。
[0092]在上述模拟中,使用未图示的检查装置实施了各区段的最后级的差动放大器(例如第1-3级的差动放大器、第2-3级的差动放大器)的输入。检查装置例如计测多个样本(多个多级差动放大器100的IC(Integrated Circuit ;集成电路))的DC偏移特性。并且,检查装置将各计测结果的DC偏移的最大值(例如+3 σ值)和最小值(例如-3 σ值)之差作为DC偏移的波动导出。
[0093]比较有关的DC偏移的波动。输入到第1-3级的差动放大器的DC偏移的波动,根据本实施方式为98mV,根据以往方法为70mV。因此,能够理解本实施方式的DC偏移的波动比以往稍大。
[0094]输入到第2-3级的差动放大器的DC偏移的波动,根据本实施方式为98mV,根据以往方法为196mV。因此,能够理解本实施方式的DC偏移的波动比以往大幅度地减小,抑制到大约一半。
[0095]根据多级差动放大器1000,能够抑制各差动放大器100的DC偏移的波动造成的增益变动。因此,例如,能够削减各差动放大器100设计时的余量,能够削减功耗。
[0096]此外,例如在利用包含毫米波段的高频带的近程无线系统中,预计差动放大器100的级数增加,但根据多级差动放大器1000,能够对每个区段重置DC偏移的波动。因此,即使差动放大器100的级数增加,DC偏移的波动也不增加,能够兼顾宽带化和抑制增益下降。上述近程无线系统,例如是利用IEEE802.1lad的系统。
[0097]此外,为了抑制DC偏移,能够假定对每个差动放大器100通过HPF来阻断直流分量,但该情况下,电路元件数增加,难以将多级差动放大器小型化。根据多级差动放大器1000,还能够实现电路规模的小型化。
[0098]此外,通过在多级差动放大器4000中适当插入HPF,能够及时阻断DC偏移,能够防止DC偏移过大。因此,能够防止对最后级的差动放大器的输入进行总和。
[0099](变形例子I)
[0100]如图5所示,作为多级差动放大器1000A,多级差动放大器1000也可以在输入端子510和第1-1级的差动放大器110之间插入HPF420。由此,能够抑制来自多级差动放大器1000的前级的DC偏移。例如在多级差动放大器1000被装载在接收机中的情况下,多级差动放大器1000的前级例如是LNA(L0WN0ise Amplifier ;低噪声放大器)或混频器。
[0101](变形例子2)
[0102]如图6所示,作为多级差动放大器1000B,多级差动放大器1000也可以在第2_3级的差动放大器230和输出端子520之间插入HPF430。由此,能够抑制对多级差动放大器1000的后级输出的DC偏移。例如在多级差动放大器1000被装载在接收机中的情况下,多级差动放大器1000的后级例如是ADC(Analog to Digital Converter ;模数转换器)、或数字电路。
[0103](变形例子3)
[0104]此外,例示了通过HPF410抑制DC偏移,但也可以通过其他方法抑制DC偏移。例如,使任意一个的差动放大器100的差动输出分支用于DC偏移检测,通过LPF(Low PassFilter ;低通滤波器)仅抽取DC分量。此外,也可以调整上述差动放大器100或比上述差动放大器100前级的差动放大器100的参数(例如电阻值),消除DC偏移。
[0105]再有,也可以将变形例子I?3适当组合。
[0106](第二实施方式)
[0107]图7是表示第二实施方式的多级差动放大器2000的电路结构例子电路图。多级差动放大器2000的结构及动作,与第一实施方式中说明的多级差动放大器1000的结构及动作是同样的。在图7中,对与图1的多级差动放大器1000同样的结构,附加相同的标号,省略或简化说明。再有,多级差动放大器2000也可以与多级差动放大器1000A、1000B或第一实施方式中说明的组合的结构是同样的。
[0108]例如除了多级差动放大器1000的结构以外,多级差动放大器2000还包括HPF440以及第三区段Seg3。第三区段Seg3包括第3_1级的差动放大器310、第3_2级的差动放大器320、以及第3-3级的差动放大器330。
[0109]从输入端子510输入的差动基带信号通过第一区段Segl中的各差动放大器100、HPF410、第二区段Seg2中的各差动放大器100,输出到HPF440。此外,从HPF440输出的差动基带信号通过第三区段Seg3中的各差动放大器100,从输出端子520输出。在第三区段Seg3中,以第3-1级的差动放大器310、第3_2级的差动放大器320、以及第3_3级的差动放大器330的顺序来传送信号。
[0110]接下来,说明差动放大器100具有的晶体管的晶体管尺寸S的设定例子。
[0111]在多级差动放大器5000中,在将第X-Y级的差动放大器100的晶体管尺寸S设为SX_Y的情况下,设计满足下述(式2)的晶体管尺寸。
[0112]S1^2
[0113]S2-!彡 S2_2
[0114]Sh彡 S3_2..?(式2)
[0115]S
[0116]S3-^ S2_2
[0117]S卩,在各区段中,通过逆缩放来设计差动放大器100的晶体管尺寸。在(式2)中,相对(式1),追加了 Sh彡S3_2、及S3-P S 2_2。
[0118]通过Sp1多S 3_2,与Sh彡S卜2同样地,相比影响度比较小的第3-2级的差动放大器320的DC偏移的波动,第3-1级的差动放大器310中产生的DC偏移的波动降低。第3_1级的差动放大器310的DC偏移在信号被中继的差动放大器320中也被放大,所以相比第3-2级的差动放大器320,对输入到第3-3级的差动放大器330的DC偏移的波动的影响度较大。
[0119]因此,各级的差动放大器100的晶体管尺寸在第三区段Seg3中逐渐地减小,所以能够抑制晶体管尺寸的增加,能够抑制寄生电容的增加。此外,能够高效率地降低输入到第3-3级的差动放大器330的DC偏移。
[0120]此外,通过Sp1彡S 2_2,能够将适用了以往的逆缩放情况下设计地过于小的、比HPF440后级的差动放大器310、320的晶体管尺寸设计得大。由此,能够降低输入到第3_3级的差动放大器330的DC偏移的波动。
[0121]这样,能够降低输入到各区段的最后级的差动放大器130、230、330的DC偏移的波动,所以能够抑制多级差动放大器2000的增益的下降。
[0122]再有,在本实施方式中,表示了各区段间的HPF为两个的例子,但不限于此。例如,可以追加HPF和第四区段的差动放大器,也可以追加更多的HPF及差动放大器。
[0123](第三实施方式)
[0124]图8是表示第三实施方式的多级差动放大器3000的电路结构例子的电路图。多级差动放大器3000的结构及动作,与第一实施方式中说明的多级差动放大器1000的结构及动作是同样的。在图8中,对与图1的多级差动放大器1000同样的结构,附加相同的标号,省略或简化说明。再有,多级差动放大器3000也可以与多级差动放大器1000A、1000B或第一实施方式中说明的组合的结构是同样的。
[0125]与多级差动放大器1000比较,多级差动放大器3000在各区段中配置的差动放大器100的个数不同。除了多级差动放大器1000的结构以外,多级差动放大器3000还包括第1-4级的差动放大器140以及第2-4级的差动放大器240。
[0126]从输入端子510输入的差动基带信号,通过第1-1级的差动放大器110、第1_2级的差动放大器120、第1-3级的差动放大器130、以及第1-4级的差动放大器140,输入到HPF410。此外,从HPF410输出的差动基带信号,通过第2_1级的差动放大器210、第2_2级的差动放大器220、第2-3级的差动放大器230、以及第2_4级的差动放大器240,从输出端子520输出。
[0127]接下来,说明差动放大器100具有的晶体管的晶体管尺寸S的设定例子。
[0128]在多级差动放大器3000中,在将第X-Y级的差动放大器100的晶体管尺寸S设为SX_Y的情况下,设计满足下述(式3)的晶体管尺寸。
[0129]S1^ S1^3
[0130]Sh彡 S2_2彡 S2_3..?(式3)
[0131]S
[0132]S卩,在各区段中,通过逆缩放来设计差动放大器100的晶体管尺寸。
[0133]通过Sw彡S η彡S卜3,相比影响度比差动放大器110小的第1-2级的差动放大器120的DC偏移的波动,第1-1级的差动放大器110中产生的DC偏移的波动降低。此外,相比影响度比差动放大器120小的第1-3级的差动放大器130的DC偏移的波
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