一种电流复用的射频放大器电路

文档序号:25867000发布日期:2021-07-13 16:27阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种电流复用的射频放大器电路,其特征在于,包括偏置电压产生电路和放大器主体电路;所述的偏置电压产生电路产生晶体管栅极偏置电压,所述的放大器主体电路实现射频信号的传输和放大。

2.根据权利要求1所述的电流复用的射频放大器电路,其特征在于,所述偏置电压产生电路包括晶体管ma1,片上电容c1,n个片上电阻ra1、ra2、…、ran,n个片上电阻rb1、rb2、…、rbn,电压输入端vb和n个电压输出端vb1、vb2、…、vbn,所述的n≥2;片上电阻ran的一端为电压输入端vb,另一端分别与片上电阻rbn的一端、片上电阻ran-1的一端连接;片上电阻rbn的另一端为电压输出端vbn;所述片上电阻ra1的另一端、片上电阻rb1的一端、片上电容c1的一端与晶体管ma1的漏极和栅极连接;片上电阻rb1的另一端为电压输出端vb1,晶体管ma1的衬底和源极、片上电容c1的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的电流复用的射频放大器电路,其特征在于,所述放大器主体电路包括n个差分放大单元,一个片上两圈耦合变压器tfn+1,射频信号输入端inp、inn,射频信号输出端outp、outn,直流电压输入端vdd;n个差分放大单元依次相连后,连接片上两圈耦合变压器tfn+1。

4.根据权利要求3所述的电流复用的射频放大器电路,其特征在于,所述第i差分放大单元包括一个片上四圈耦合变压器tfi,两个晶体管mi,1、mi,2和两个片上电容ci,1、ci,2。i=1、2、…、n-1,所述晶体管mi,1、mi,2优选为四端口nmos管,片上电容ci,1和ci,2电容值相等;片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端21、晶体管mi,1的栅极与所述的片上电容ci,1的一端连接,片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端22、所述晶体管mi,2的栅极与所述片上电容ci,2的一端连接;片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端31与与晶体管mi,2的源极连接,片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端32与晶体管mi,1的源极连接;片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端41与晶体管mi,1的衬底连接,片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端42与晶体管mi,2的衬底连接;晶体管mi,1的漏极、片上电容ci,2的另一端与所述片上四圈耦合变压器tfi+1的信号输入端11连接,晶体管mi,2的漏极、片上电容ci,1的另一端与片上四圈耦合变压器tfi+1的信号输入端12连接;所述片上四圈耦合变压器tfi,i=1、2、…、n,的第二电感的中心抽头为所述的偏置电压输入端vbi;所述片上四圈耦合变压器tf1的信号输入端11为射频信号输入端inp,信号输入端12为射频信号输入端inn;所述第n差分放大单元包括一个片上四圈耦合变压器tfn,两个晶体管mn,1、mn,2和两个片上电容cn,1、cn,2。所述晶体管mn,1、mn,2优选为四端口nmos管,片上电容cn,1和cn,2电容值相等;片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端21、晶体管mn,1的栅极与所述的片上电容cn,1的一端连接,片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端22、所述晶体管mn,2的栅极与所述片上电容cn,2的一端连接;片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端31与晶体管mn,2的源极连接,片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端32与晶体管mn,1的源极连接;片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端41与晶体管mn,1的衬底连接,片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端42与晶体管mn,2的衬底连接;晶体管mn,1的漏极、片上电容cn,2的另一端与所述片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的一端连接,晶体管mn,2的漏极、片上电容cn,1的另一端与片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的另一端连接,片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的中心抽头为直流电压输入端vdd;片上两圈耦合变压器tfn+1的次级线圈的两端分别为射频信号输出端outp、outn。

5.根据权利要求3所述的电流复用的射频放大器电路,其特征在于,所述第i差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfi,两个晶体管mi,1、mi,2和两个片上电容ci,1、ci,2。i=1、2、…、n-1,所述晶体管mi,1、mi,2优选为三端口nmos管,片上电容ci,1和ci,2电容值相等;所述片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端21、晶体管mi,1的栅极与所述的片上电容ci,1的一端连接,片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端22、所述晶体管mi,2的栅极与所述片上电容ci,2的一端连接;片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端31与晶体管mi,2的源极、晶体管mi,2的衬底连接,片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端32与晶体管mi,1的源极、晶体管mi,2的衬底连接;晶体管mi,1的漏极、片上电容ci,2的另一端与所述片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端11连接,晶体管mi,2的漏极、片上电容ci,1的另一端与片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端12连接;所述片上三圈耦合变压器tfi,i=1、2、…、n,的第二电感的中心抽头为所述的偏置电压输入端vbi;所述片上三圈耦合变压器tf1的信号输入端11为射频信号输入端inp,信号输入端12为射频信号输入端inn;所述第n差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfn,两个晶体管mn,1、mn,2和两个片上电容cn,1、cn,2。所述晶体管mn,1、mn,2优选为三端口nmos管,片上电容cn,1和cn,2电容值相等;片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端21、晶体管mn,1的栅极与所述的片上电容cn,1的一端连接,片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端22、所述晶体管mn,2的栅极与所述片上电容cn,2的一端连接;片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端31与晶体管mn,2的源极、晶体管mn,2的衬底连接,片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端32与晶体管mn,1的源极、晶体管mn,2的衬底连接;晶体管mn,1的漏极、片上电容cn,2的另一端与所述片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的一端连接,晶体管mn,2的漏极、片上电容cn,1的另一端与片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的另一端连接,片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的中心抽头为直流电压输入端vdd;片上两圈耦合变压器tfn+1的次级线圈的两端分别为射频信号输出端outp、outn。

6.根据权利要求3所述的电流复用的射频放大器电路,其特征在于,所述第i差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfi,两个晶体管mi,1、mi,2和两个片上电容ci,1、ci,2。i=1、2、…、n-1,所述晶体管mi,1、mi,2优选为npn型三极管,片上电容ci,1和ci,2电容值相等;所述片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端21、晶体管mi,1的基极与所述的片上电容ci,1的一端连接,片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端22、所述晶体管mi,2的基极与所述片上电容ci,2的一端连接;片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端31与晶体管mi,2的发射极连接,片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端32与晶体管mi,1的发射极连接;晶体管mi,1的集电极、片上电容ci,2的另一端与所述片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端11连接,晶体管mi,2的集电极、片上电容ci,1的另一端与片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端12连接;所述片上三圈耦合变压器tfi,i=1、2、…、n,的第二电感的中心抽头为所述的偏置电压输入端vbi;所述片上三圈耦合变压器tf1的信号输入端11为射频信号输入端inp,信号输入端12为射频信号输入端inn;所述第n差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfn,两个晶体管mn,1、mn,2和两个片上电容cn,1、cn,2。所述晶体管mn,1、mn,2优选为npn型三极管,片上电容cn,1和cn,2电容值相等;片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端21、晶体管mn,1的基极与所述的片上电容cn,1的一端连接,片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端22、所述晶体管mn,2的基极与所述片上电容cn,2的一端连接;片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端31与晶体管mn,2的发射极连接,片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端32与晶体管mn,1的发射极连接;晶体管mn,1的集电极、片上电容cn,2的另一端与所述片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的一端连接,晶体管mn,2的集电极、片上电容cn,1的另一端与片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的另一端连接;片上两圈耦合变压器tfn+1初级线圈的中心抽头为直流电压输入端vdd;所述片上两圈耦合变压器tfn+1的次级线圈的两端分别为射频信号输出端outp、outn。

7.根据权利要求3所述的电流复用的射频放大器电路,其特征在于,所述片上四圈耦合变压器tf1包括片上电感la1、la2、la3、la4,信号输入端11、12,信号输出端21、22、31、32、41、42和偏置电压输入端2;所述的片上电感la1的两端分别为所述的信号输入端11、12,片上电感la1的中心抽头悬空;所述的片上电感la2的两端分别为所述的信号输出端21、22连接,片上电感la2的中心抽头为所述的偏置电压输入端2;所述片上电感la3的两端分别为所述信号输出端31、32;所述片上电感la4的两端分别为所述的信号输出端41、42;片上电感la3的中心抽头与片上电感la4的中心抽头相连并接地;所述的片上四圈耦合变压器tf2、tf3、…、tfn(n=2,3,…)包括片上电感lb1、lb2、lb3、lb4,信号输入端11、12,信号输出端21、22、31、32、41、42和偏置电压输入端2;所述片上电感lb1的两端分别为所述的信号输入端11、12;所述的片上电感lb2的两端分别为所述的信号输出端21、22,片上电感lb2的中心抽头为所述偏置电压输入端2;所述的片上电感lb3的两端分别为所述的信号输出端31、32;所述的片上电感lb4的两端分别为所述的信号输出端41、42;所述片上电感lb1的中心抽头、片上电感lb3的中心抽头和片上电感lb4的中心抽头连接。

8.根据权利要求5或6所述的电流复用的射频放大器电路,其特征在于,所述片上三圈耦合变压器tf1包括片上电感lc1、lc2、lc3,信号输入端11、12,信号输出端21、22、31、32以及偏置电压输入端2;所述的片上电感lc1的两端分别与所述的信号输入端11、12连接,片上电感lc1的中心抽头悬空;所述的片上电感lc2的两端分别为所述的信号输出端21、22,片上电感lc2的中心抽头为所述的偏置电压输入端2;所述的片上电感lc3的两端分别为所述的信号输出端31、32;片上电感lc3的中心抽头接地;所述片上三圈耦合变压器tf2、tf3、…、tfn(n=2,3,…)包括片上电感ld1、ld2、ld3,信号输入端11、12,信号输出端21、22、31、32以及偏置电压输入端2;所述的片上电感ld1的两端分别为所述的信号输入端11、12,片上电感ld1的中心抽头和片上电感ld3的中心抽头连接;所述的片上电感ld2的两端分别为所述的信号输出端21、22,片上电感ld2的中心抽头为所述的偏置电压输入端2;所述的片上电感ld3的两端分别为所述的信号输出端31、32。


技术总结
本发明公开了一种电流复用的射频放大器电路,包括偏置电压产生电路和放大器主体电路。本发明公开了一种片上四圈耦合变压器和片上三圈耦合变压器结构,采用gm‑boost技术,保证电路具有低噪声系数、宽带宽和高增益,应用电流复用技术,多个级联单元共用一个直流电源,有效降低了射频放大器的功耗,从而降低系统的功耗成本。

技术研发人员:徐志伟;邱良;刘嘉冰;王圣杰;弓悦;赵锴龙;宋春毅
受保护的技术使用者:浙江大学
技术研发日:2021.04.22
技术公布日:2021.07.13
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