一种对数放大器的可调限幅输出结构及对数放大器的制作方法

本发明涉及集成电路，具体涉及一种适用于大动态宽带对数放大器的可调限幅输出结构及对数放大器。

背景技术：

1、对数放大器是一种输入输出信号成对数关系的瞬间压缩动态范围的器件。根据现有的对数放大器结构和应用领域的不同，可将对数放大器分为三类：基本对数放大器、基带对数放大器和解调对数放大器。对数放大器主要由多级限幅放大器组成。多级级联后，在整个动态范围内具有对数精度高的特点，使对数放大器既可以作为独立的检波器件芯片用于信号处理、广播、电视、雷达、手持电子设备等领域，也可用作为子模块用于中视频模拟前端,实现将中视频输入功率信号转换成基带信号的功能。然而现有的对数放大器的输出是不可调节的，并且稳定性较差。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种适用于大动态宽带对数放大器的可调限幅输出结构及对数放大器，以解决上述技术问题。

2、为实现上述目的以及其他目的，本发明提供一种对数放大器的可调限幅输出结构，包括：

3、多个级联的限幅放大器；

4、可调输出级，串联于最后一级限幅放大器的输出端；所述可调输出级包括：

5、差分放大器，包括电压输出端和电流输出端，输出第一电压和一电流；所述差分放大器的输入端与最后一级限幅放大器的输出端电连接，对最后一级限幅放大器输出的电压进行放大；

6、运算放大器，与所述差分放大器电连接，输出一偏置电压和第二电压；所述偏置电压用于控制所述差分放大器中开关管的通断。

7、于本发明一实施例中，所述差分放大器包括第一差分放大单元、第二差分放大单元，所述第一差分放大单元的输出端与所述第二差分放大单元的输入端电连接。

8、于本发明一实施例中，所述差分放大器还包括跟随单元，所述跟随单元连接于所述第一差分放大单元与所述第二差分放大单元之间。

9、于本发明一实施例中，所述第一差分放大单元包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；第一电阻的一端接电源电压，第二电阻的一端接电源电压，第一电阻的另一端与第一晶体管的集电极连接，第二电阻的另一端与第二晶体管的集电极连接，第一晶体管的发射极与第二晶体管的发射极连接后与第三晶体管的集电极连接，第三晶体管的发射极经第三电阻连接到地；第一晶体管的基极与第二晶体管的基极接第一输入信号，第三晶体管的基极接所述偏置电压。

10、于本发明一实施例中，所述第二差分放大单元包括：第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管，第四晶体管的集电极、第五晶体管的集电极连接所述电压输出端，输出所述第一电压；第四晶体管的基极与第五晶体管的基极接第二输入信号，所述第二输入信号通过所述跟随单元输出，第四晶体管的发射极与第五晶体管的发射极连接后与第六晶体管的集电极连接，第六晶体管的发射极与第七晶体管的发射极连接，第六晶体管的基极接所述偏置电压，第七晶体管的基极与第七晶体管的发射极连接，第七晶体管的集电极与所述电流输出端电连接，输出所述电流。

11、于本发明一实施例中，所述跟随单元包括：第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管、第四电阻、第五电阻；第八晶体管的集电极、第九晶体管的集电极接电源电压，第八晶体管的基极与第二晶体管的集电极连接，第九晶体管的基极与第一晶体管的集电极连接，第八晶体管的发射极与第十晶体管的集电极连接，第九晶体管的发射极与第十一晶体管的集电极连接，第十晶体管的发射极第四电阻接地，第十一晶体管的发射极经第五电阻接地，第十晶体管的基极与第十一晶体管的基极接所述偏置电压。

12、于本发明一实施例中，所述运算放大器包括：第十二晶体管至第二十四晶体管、第六电阻至第十一电阻、电流输出端，第十二晶体管的发射极接电源电压，第十二晶体管的基极与集电极连接后与第十三晶体管的基极连接，第十三晶体管的集电极与第十九晶体管的发射极连接，第十九晶体管的集电极与第二十一晶体管的集电极连接，第二十一晶体管的发射极接地，第十九晶体管的基极连接所述电流输出端，输出所述第二电压，第十三晶体管的发射极接电源电压，第十四晶体管的发射极接电源电压，第十四晶体管基极与第十五晶体管的基极连接，第十四晶体管的集电极分别与第六电阻的一端、第七电阻的一端连接，第六电阻的另一端与第十三晶体管的集电极连接，第七电阻的另一端与第二十晶体管的发射极连接，第二十晶体管的集电极与第二十二晶体管的集电极连接，第二十二晶体管的发射极接地，第二十二晶体管的基极与第二十一晶体管的集电极连接，第二十一晶体管的基极与集电极之间并联第八电阻；第十五晶体管的发射极接电源电压，第十五晶体管的基极与第十六晶体管的基极连接，第十五晶体管的基极与集电极连接，第十五晶体管的集电极与第十七晶体管的集电极连接，第十七晶体管的基极与第十三晶体管的基极连接，第十七晶体管的发射极与第十八晶体管的集电极连接，第十八晶体管的发射极与第九电阻的一端连接，第九电阻的另一端分别与第二十晶体管的基极、第十电阻的一端连接，第十电阻的另一端接地，第十八晶体管的基极接基准电压，第十六晶体管发射极接电源电压，第十六晶体管的基极与第十五晶体管的基极连接，第十六晶体管的集电极与第二十三晶体管的集电极连接，第二十三晶体管的发射极接地，第二十四晶体管的集电极接电源电压，第二十四晶体管的基极接第二十三晶体管的集电极，第二十四晶体管的发射极经第十一电阻接地并输出所述偏置电压。

13、于本发明一实施例中，所述第一晶体管至所述第十一晶体管、所述第十六晶体管、所述第十七晶体管、所述第十八晶体管、所述第二十一晶体管至所述第二十四晶体管均为pnp晶体管，第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第十五晶体管、第十九晶体管、第二十晶体管均为npn晶体管。

14、于本发明一实施例中，所述可调限幅输出结构还包括多个检波器，每一所述限幅放大器的输出端与第一级限幅放大器的输入端各连接一所述检波器，多个检波器的输出端电连接。

15、为实现上述目的以及其他目的，本发明提供一种对数放大器，包括前述的可调限幅输出结构。

16、本发明的有益效果：

17、本发明的一种适用于大动态宽带对数放大器的可调限幅输出结构，采用多级限幅放大器级联后再连接一可调输出级，最后一级限幅放大器的输出作为可调输出级的输入。通过这种结构，可以得到与输入信号幅度成对数关系的输出电压，同时可以得到可调限幅输出。本发明可以方便地改变限幅输出幅度大小，保证限幅输出幅度的稳定性。

18、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种对数放大器的可调限幅输出结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的对数放大器的可调限幅输出结构，其特征在于，所述差分放大器包括第一差分放大单元、第二差分放大单元，所述第一差分放大单元的输出端与所述第二差分放大单元的输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的对数放大器的可调限幅输出结构，其特征在于，所述差分放大器还包括跟随单元，所述跟随单元连接于所述第一差分放大单元与所述第二差分放大单元之间。

4.根据权利要求3所述的对数放大器的可调限幅输出结构，其特征在于，所述第一差分放大单元包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；第一电阻的一端接电源电压，第二电阻的一端接电源电压，第一电阻的另一端与第一晶体管的集电极连接，第二电阻的另一端与第二晶体管的集电极连接，第一晶体管的发射极与第二晶体管的发射极连接后与第三晶体管的集电极连接，第三晶体管的发射极经第三电阻连接到地；第一晶体管的基极与第二晶体管的基极接第一输入信号，第三晶体管的基极接所述偏置电压。

5.根据权利要求4所述的对数放大器的可调限幅输出结构，其特征在于，所述第二差分放大单元包括：第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管，第四晶体管的集电极、第五晶体管的集电极连接所述电压输出端，输出所述第一电压；第四晶体管的基极与第五晶体管的基极接第二输入信号，所述第二输入信号通过所述跟随单元输出，第四晶体管的发射极与第五晶体管的发射极连接后与第六晶体管的集电极连接，第六晶体管的发射极与第七晶体管的发射极连接，第六晶体管的基极接所述偏置电压，第七晶体管的基极与第七晶体管的发射极连接，第七晶体管的集电极与所述电流输出端电连接，输出所述电流。

6.根据权利要求5所述的对数放大器的可调限幅输出结构，其特征在于，所述跟随单元包括：第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管、第四电阻、第五电阻；第八晶体管的集电极、第九晶体管的集电极接电源电压，第八晶体管的基极与第二晶体管的集电极连接，第九晶体管的基极与第一晶体管的集电极连接，第八晶体管的发射极与第十晶体管的集电极连接，第九晶体管的发射极与第十一晶体管的集电极连接，第十晶体管的发射极第四电阻接地，第十一晶体管的发射极经第五电阻接地，第十晶体管的基极与第十一晶体管的基极接所述偏置电压。

7.根据权利要求1所述的对数放大器的可调限幅输出结构，其特征在于，所述运算放大器包括：第十二晶体管至第二十四晶体管、第六电阻至第十一电阻、电流输出端，第十二晶体管的发射极接电源电压，第十二晶体管的基极与集电极连接后与第十三晶体管的基极连接，第十三晶体管的集电极与第十九晶体管的发射极连接，第十九晶体管的集电极与第二十一晶体管的集电极连接，第二十一晶体管的发射极接地，第十九晶体管的基极连接所述电流输出端，输出所述第二电压，第十三晶体管的发射极接电源电压，第十四晶体管的发射极接电源电压，第十四晶体管基极与第十五晶体管的基极连接，第十四晶体管的集电极分别与第六电阻的一端、第七电阻的一端连接，第六电阻的另一端与第十三晶体管的集电极连接，第七电阻的另一端与第二十晶体管的发射极连接，第二十晶体管的集电极与第二十二晶体管的集电极连接，第二十二晶体管的发射极接地，第二十二晶体管的基极与第二十一晶体管的集电极连接，第二十一晶体管的基极与集电极之间并联第八电阻；第十五晶体管的发射极接电源电压，第十五晶体管的基极与第十六晶体管的基极连接，第十五晶体管的基极与集电极连接，第十五晶体管的集电极与第十七晶体管的集电极连接，第十七晶体管的基极与第十三晶体管的基极连接，第十七晶体管的发射极与第十八晶体管的集电极连接，第十八晶体管的发射极与第九电阻的一端连接，第九电阻的另一端分别与第二十晶体管的基极、第十电阻的一端连接，第十电阻的另一端接地，第十八晶体管的基极接基准电压，第十六晶体管发射极接电源电压，第十六晶体管的基极与第十五晶体管的基极连接，第十六晶体管的集电极与第二十三晶体管的集电极连接，第二十三晶体管的发射极接地，第二十四晶体管的集电极接电源电压，第二十四晶体管的基极接第二十三晶体管的集电极，第二十四晶体管的发射极经第十一电阻接地并输出所述偏置电压。

8.根据权利要求1所述的对数放大器的可调限幅输出结构，其特征在于，所述第一晶体管至所述第十一晶体管、所述第十六晶体管、所述第十七晶体管、所述第十八晶体管、所述第二十一晶体管至所述第二十四晶体管均为pnp晶体管，第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第十五晶体管、第十九晶体管、第二十晶体管均为npn晶体管。

9.根据权利要求1所述的对数放大器的可调限幅输出结构，其特征在于，所述可调限幅输出结构还包括多个检波器，每一所述限幅放大器的输出端与第一级限幅放大器的输入端各连接一所述检波器，多个检波器的输出端电连接。

10.一种对数放大器，其特征在于，包括如权利要求1～9任意一项所述的可调限幅输出结构。

技术总结
本发明公开了一种对数放大器的可调限幅输出结构，包括：多个级联的限幅放大器；可调输出级，串联于最后一级限幅放大器的输出端；所述可调输出级包括：差分放大器，包括电压输出端和电流输出端，输出第一电压和一电流；所述差分放大器的输入端与最后一级限幅放大器的输出端电连接，对最后一级限幅放大器输出的电压进行放大；运算放大器，与所述差分放大器电连接，输出一偏置电压和第二电压；所述偏置电压用于控制所述差分放大器中开关管的通断。通过这种结构，可以得到与输入信号幅度成对数关系的输出电压，同时可以得到可调限幅输出。本发明可以方便地改变限幅输出幅度大小，保证限幅输出幅度的稳定性。

技术研发人员：庞佑兵,杨帆,杨超,刘登学,兰阳
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16