专利名称：一种频率补偿的宽带放大器的制作方法
技术领域：
本发明属于无线射频通信技术领域，涉及宽带放大器，尤其涉及一种频率补偿的宽带放大器，应用于CMOS射频集成接收器电路，用于实现中频信号的放大。
背景技术：
在CMOS射频集成接收器电路中，射频信号经过射频放大后，下变频为中频信号， 中频频率的选择和系统构架有关，从几MHz到几十MHz不等。下变频后的中频信号，通过片上有源滤波器对带外信号进行抑制，之后经过后端的自动增益控制电路(AGC)进一步放大，最后送到数模转换器(ADC)进行量化编码，供数字基带处理。为降低有源滤波器的噪声影响，通常会在有源滤波器前级加入一个增益级电路。当中频频率较高，需要宽带的放大器电路，采用常用的结构时会消耗较多的功耗，且带宽也不易做得很高。后级的自动增益控制电路中的放大器单元也要在同样的带宽下工作，此时消耗的功耗就会更大。目前的宽带放大器尤其是自动增益控制电路的放大器单元设计中，为实现高的频率特性，都采用电阻做负载，此种电路结构可以减小寄生电容，但是宽带放大器输出端的输出电平通常不易调节，在增益和输出电平之间存在着矛盾。已有文献提出采用有源电阻做负载来实现高的频率特性，虽可解决增益和输出电平之间的矛盾，但是有源负载引入的寄生电容会导致带宽减小，工作在较高频率时，还会加大功耗。本发明为基于有源电阻负载的宽带放大器，提出一种频率补偿技术，可解决增益和输出电平之间的矛盾，既不会导致带宽减小，在相同的功耗下，电路的带宽能够扩大两倍以上。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术的缺陷，提出一种通过频率补偿技术从而提高了工作频率范围的宽带放大器电路，本发明是通过以下的技术方案来实现。一种频率补偿的宽带放大器，采用差分输入/输出电路结构，其在于该宽带放大器的电路构成包括一个第一跨导放大单元；一个第二跨导单元，该跨导单元为反馈连接电路结构，它和第一跨导放大单元串联连接；两个电阻，它嵌入连接到第二跨导单元中，用于频率补偿；以及两个电容，用于等效于后级电路引入的容性负载。一种频率补偿的宽带放大器，其在于所述第一跨导放大单元为差分输入/输出的电路结构，它的两个差分输入端连接两个差分输入电压信号；第一跨导放大单元的两个差分输出端，与嵌入两个频率补偿电阻的两个差分反馈端一一对应串联连接，还与两个等效于负载的电容一一对应并联连接；第一跨导放大单元用于将输入信号电压放大并转换为电流信号。
第一跨导放大单元差分输出端和第二跨导单元的两路差分输入端串联连接，第一跨导放大单元和第二跨导单元决定着该放大器宽带的直流增益。一种频率补偿的宽带放大器，其在于所述第二跨导单元为反馈连接电路结构采用反馈连接形式，等效成一个负载电路；作为第一跨导放大单元的等效负载；等效负载表达式为
权利要求
1.一种频率补偿的宽带放大器，采用差分输入/输出电路结构，其特征在于，该宽带放大器的电路构成包括一个第一跨导放大单元；一个第二跨导单元，该跨导单元为反馈连接电路结构，它和第一跨导放大单元串联连接；两个电阻，它嵌入连接到第二跨导单元中，用于频率补偿；以及两个电容，其电容值等效于后级电路引入的容性负载。
2.根据权利要求1所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征在于，所述第一跨导放大单元为差分输入/输出的电路结构，它的两个差分输入端连接两个差分输入电压信号； 第一跨导放大单元的两个差分输出端，与嵌入两个频率补偿电阻的第二跨导单元的两个差分反馈端一一对应串联连接，还与两个等效于后级电路负载的电容一一对应并联连接；第一跨导放大单元用于将输入信号电压放大并转换为电流信号。
3.根据权利要求1所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征在于，所述第二跨导单元为反馈连接电路结构，它等效为一个负载电路；作为第一跨导放大单元的等效负载的表达式为
4.根据权利要求1所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征在于，所述两个频率补偿电阻均为MOSFET有源阻性元件，或为沟道掩模电阻，分别集成嵌入连接于第二跨导单元输出反馈端和第二跨导单元的输入端之间。
5.根据权利要求1所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征在于，所述两个频率补偿电阻各自与第二跨导单元相应输入端的寄生输入电容构成阻容低通滤波电路，该低通滤波电路用于通过环路负反馈作用，为宽带放大器的传输函数中引入一个零点，使宽带放大器的频率工作范围得到展宽。
6.根据权利要求2所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征在于，所述宽带放大器中的第一跨导放大单元为放大级模块，该放大级模块为带有尾电流源的全差分跨导放大器结构，节省功耗，并对共模信号起到良好的抑制作用。
7.根据权利要求2所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征还在于，所述宽带放大器中的第一跨导放大单元为放大级模块，该放大级模块或为全差分源级负反馈结构，用于提高宽带放大器的增益线性度，并对共模信号起到良好的抑制作用。
8.根据权利要求2所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征还在于，所述宽带放大器中的第一跨导放大单元为放大级模块，该放大级模块还可或为伪差分跨导放大器结构， 用于提高宽带放大器的增益线性度，并适合低电源电压工作。
9.根据权利要求3所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征在于，所述宽带放大器中的第二跨导单元，为带有尾电流源的全差分跨导放大器的电路结构，亦可采用与第一跨导放大单元相同的结构。
10.根据权利要求3所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征还在于，所述宽带放大器中的第二跨导单元，亦可为伪差分跨导放大器电路结构，用于提高宽带放大器的增益线性度，避免共模反馈电路的应用，减小寄生电容，并节省功耗。
11.根据权利要求1所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征在于，所述第一跨导放大单元和嵌入频率补偿电阻的第二跨导单元的宽带放大器集成模块，作为优选，采用CMOS 工艺实现。
12.根据权利要求1-11所述的一种频率补偿的宽带放大器，其特征在于，所述第二跨导单元为差分输入/输出的反馈电路结构，它的两个差分输出端与输入端之间分别接入一个频率补偿电阻，该两个频率补偿电阻一一嵌入连接到第二跨导单元的两个反馈环路，构成差分反馈电路结构；第二跨导单元的负输出的反馈端连接一个频率补偿电阻的一端，频率补偿电阻的另一端连接到第二跨导单元的的正输入端；第二跨导单元的正输出的反馈端连接另一个频率补偿电阻的一端，频率补偿电阻的另一端连接到第二跨导单元的负输入端；第二跨导单元的负输出端和正输出端又对应连接到第一跨导单元的正输出端和负输出端，第二跨导单元的两个输出端各并联连接一个等效于负载的电容。
全文摘要
本发明提出了一种频率补偿的宽带放大器，通过频率补偿提高放大器电路的工作频率范围。该宽带放大器为差分输入/输出的电路结构，其电路构成包括第一跨导放大单元，等效为一个负载电路的第二跨导单元，两个嵌入第二跨导单元反馈回路的频率补偿电阻，以及两个等效后级电路引入负载的电容。第一跨导放大单元为差分输入/输出的电路结构，它和反馈电路结构的第二跨导单元为串联连接。两个频率补偿电阻各自与第二跨导单元相应输入端的寄生输入电容构成阻容低通滤波电路，该低通滤波电路用于通过环路负反馈作用，为宽带放大器的传输函数中引入一个零点，使宽带放大器的频率工作范围得到展宽。本发明作为基本放大器单元，应用于接收机射频模拟前端中，实现中频信号的放大功能。还可用于其它系统中，实现宽带放大功能。
文档编号H03F1/42GK102386859SQ20101026899
公开日2012年3月21日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者于云丰, 潘文光, 王良坤, 甘业兵, 马成炎 申请人:杭州中科微电子有限公司