电流复用型高频放大器电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电流复用型高频放大器电路，其特征是：包括采用堆叠形式的第一级放大器电路和第二级放大器电路、以及分别为第一级放大器电路和第二级放大器电路提供直流偏置电压的偏置电路；所述第一级放大电路和第二级放大电路采用相同的共源伪差分电路结构，输出负载为电阻；所述第一级放大电路的输出端信号通过交流耦合电容连接到第二级放大电路的输入端，第二级放大电路的输出端信号作为高频放大器电路的输出信号。本发明专利技术所述电流复用结构的高频放大器电路，能够实现两级信号放大的功能。本发明专利技术采用两级放大器堆叠的形式，共用直流偏置电流，通过偏置电路合理设置放大器的直流工作点，充分利用较小的直流功耗获得较大的增益和较小的噪声。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电流复用型高频放大器电路，属于集成电路设计

技术介绍
低功耗设计技术是集成电路重要的一个技术方向和发展趋势，以更低的功耗实现所需性能指标。高频放大器在高频通信电路中占有重要的地位，高频前端系统的噪声性能主要取决于位于信号链最前端的高频放大器，后级电路的噪声通过高频放大器的增益进行抑制，因此高频放大器需要有较低的噪声系数和较高的增益。同时，放大器的噪声通常与直流工作电流成反比，因此为了获得较小的噪声，放大器需要较大的直流工作电流。传统高频放大器为了获得较大增益，通常采用多级级联的结构（如图1所示），由于为了获得较小噪声，因此每级直流功耗也较大，所以整体功耗就在前端电路中占据了较大比重。以更小的功耗获得较大的增益及较小的噪声是高频放大器的设计重点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种电流复用型高频放大器电路，能够充分利用较小的直流功耗获得较大的增益和较小的噪声。按照本专利技术提供的技术方案，所述电流复用型高频放大器电路，其特征是：包括采用堆叠形式的第一级放大器电路和第二级放大器电路、以及分别为第一级放大器电路和第二级放大器电路提供直流偏置电压的偏置电路；所述第一级放大电路和第二级放大电路采用相同的共源伪差分电路结构，输出负载为电阻；所述第一级放大电路的输出端信号通过交流耦合电容连接到第二级放大电路的输入端，第二级放大电路的输出端信号作为高频放大器电路的输出信号。进一步的，所述偏置电路由两部分构成，第一部分包括运算放大器，运算放大器的输出通过两个偏置电阻分别连接到第一级放大器电路的差分对的栅极，提供直流偏置电压；第二部分包括NMOS晶体管，NMOS晶体管的栅极和漏极连接，并通过两个偏置电阻分别连接到第二级放大器电路的差分对的栅极，提供直流偏置电压。进一步的，所述第一级放大器电路的输出负载电阻连接到第二级放大器电路的差分对的两个NMOS晶体管的源极，同时连接到偏置电路第一部分中运算放大器的正极输入端。进一步的，所述第一级放大器电路包括第一NMOS晶体管NM1、第二NMOS晶体管NM2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2；放大器正输入端VIP连接到第一电容C1一端，第一电容C1的另一端连接第一NMOS晶体管NM1的栅极，放大器负输入端VIN连接到第二电容C2一端，第二电容C2的另一端与第一NMOS晶体管NM2的栅极连接，第一NMOS晶体管NM1和第二NMOS晶体管NM2的源极接地，第一电阻R1的一端连接第一NMOS晶体管NM1的漏极，第一电阻R1与第一NMOS晶体管NM1漏极的连接点作为第一级放大器的负输出端，第二电阻R2的一端连接第二NMOS晶体管NM2的漏极，第二电阻R2和第二NMOS晶体管NM2漏极的连接点作为第一级放大器的正输出端，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的另一端连接。进一步的，所述第二级放大器电路包括第三NMOS晶体管NM3、第四NMOS晶体管NM4、第三电容C3、第四电容C4、第三电阻R3和第四电阻R4；第一级放大器的负输出端连接到第三电容C3一端，第三电容C3的另一端连接第三NMOS晶体管NM3的栅极，第一级放大器的正输出端连接到第四电容C4一端，第四电容C4的另一端与第四NMOS晶体管NM4的栅极连接，第三NMOS晶体管NM3和第四NMOS晶体管NM4的源极相连接，并连接到第一级放大器的第一电阻R1和第二电阻R2的连接点，第三电阻R3的一端连接第三NMOS晶体管NM3的漏极，第三电阻R3和第三NMOS晶体管NM3漏极的连接点作为电流复用型高频放大器的正输出端VON，第四电阻R4的一端连接第四NMOS晶体管NM4的漏极，第四电阻R4和第四NMOS晶体管NM4漏极的连接点作为电流复用型高频放大器的负输出端VOP，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的另一端均连接到电源。进一步的，所述偏置电路包括偏置电流IB、第五NMOS晶体管NM0、运算放大器OPA、第一偏置电阻RB1、第二偏置电阻RB2、第三偏置电阻RB3和第四偏置电阻RB4；偏置电流IB一端连接电源，另一端连接第五NMOS晶体管NM0的栅极和漏极，并连接到第三偏置电阻RB3和第四偏置电阻RB4的一端，第三偏置电阻RB3的另一端连接到第三NMOS晶体管NM3的栅极，第四偏置电阻RB4的另一端连接到第四NMOS晶体管NM4的栅极；运算放大器OPA的正输入端连接至第一级放大器的第一电阻R1和第二电阻R4的连接点，同时与第二级放大器的第三NMOS晶体管NM3和第四NMOS晶体管NM4的源极连接，运算放大器OPA的负输入端连接基准电压VREF；所述运算放大器OPA的输出端连接补第一偏置电阻RB1和第二偏置电阻RB2的一端，第一偏置电阻RB1的另一端连接到第一NMOS晶体管NM1的栅极，第二偏置电阻RB2的另一端连接到第二NMOS晶体管NM2的栅极。进一步的，所述运算放大器OPA的输出端还连接补偿电容CL的一端，补偿电容CL的另一端连接至第一NMOS晶体管NM1和第二NMOS晶体管NM2的源极。进一步的，所述基准电压VREF的值为电源电压的一半。本专利技术所述电流复用结构的高频放大器电路，能够实现两级信号放大的功能。本专利技术采用两级放大器堆叠的形式，共用直流偏置电流，通过偏置电路合理设置放大器的直流工作点，充分利用较小的直流功耗获得较大的增益和较小的噪声。附图说明图1为多级放大器的结构框图。图2为本专利技术所述电流复用型高频放大器电路的示意图。具体实施方式下面结合具体附图对本专利技术作进一步说明。如图2所示：所述电流复用型高频放大器电路包括第一级放大器电路21、第二级放大器电路22和偏置电路23。所述第一级放大器电路21与第二级放大器电路22电路结构相同，采用伪差分形式，第一级放大器电路的“电源”端与第二级放大器电路的“地”端相连接，即采用堆叠结构形式。所述偏置电路23为第二级放大器电路22输入差分对提供栅极偏置电压，从而提供偏置电流，第一级放大器与第二级放大器电流复用，所以该偏置电压为本专利技术所述电流复用型高频放大器提供偏置电流；所述偏置电路23通过运算放大器组成负反馈回路为第一级放大器的“电源”即第二级放大器的“地”提供固定的偏置电压。如图2所示，所述第一级放大器电路21和第二级放大器电路22采用相同的共源伪差分电路结构实现，输出负载为电阻；所述第一级放大器电路的输出端信号通过交流耦合电容连接到到第二级放大器电路的输入端，进行第二级放大，第二级放大器电路的输出信号作为整体放大器的输出信号。具体地：所述第一级放大器电路21包括第一NMOS晶体管NM1、第二NMOS晶体管NM2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2；放大器正输入端VIP连接到第一电容C1一端，第一电容C1的另一端连接第一NMOS晶体管NM1的栅极，放大器负输入端VIN连接到第二电容C2一端，第二电容C2的另一端与第一NMOS晶体管NM2的栅极连接，第一NMOS晶体管NM1和第二NMOS晶体管NM2的源极接地，第一电阻R1的一端连接第一NMOS晶体管NM1的漏极，这一点作为第一级放大器的负输出端，第二电阻R2的一端连接第二NMOS晶体管NM2的漏极，这一点作为第一级放大器的正输出端，第一电阻R1的另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流复用型高频放大器电路，其特征是：包括采用堆叠形式的第一级放大器电路（21）和第二级放大器电路（22）、以及分别为第一级放大器电路（21）和第二级放大器电路（22）提供直流偏置电压的偏置电路（23）；所述第一级放大电路（21）和第二级放大电路（22）采用相同的共源伪差分电路结构，输出负载为电阻；所述第一级放大电路（21）的输出端信号通过交流耦合电容连接到第二级放大电路（22）的输入端，第二级放大电路（22）的输出端信号作为高频放大器电路的输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种电流复用型高频放大器电路，其特征是：包括采用堆叠形式的第一级放大器电路（21）和第二级放大器电路（22）、以及分别为第一级放大器电路（21）和第二级放大器电路（22）提供直流偏置电压的偏置电路（23）；所述第一级放大电路（21）和第二级放大电路（22）采用相同的共源伪差分电路结构，输出负载为电阻；所述第一级放大电路（21）的输出端信号通过交流耦合电容连接到第二级放大电路（22）的输入端，第二级放大电路（22）的输出端信号作为高频放大器电路的输出信号。2.如权利要求1所述的电流复用型高频放大器电路，其特征是：所述偏置电路由两部分构成，第一部分包括运算放大器，运算放大器的输出通过两个偏置电阻分别连接到第一级放大器电路（21）的差分对（NM1、NM2）的栅极，提供直流偏置电压；第二部分包括NMOS晶体管，NMOS晶体管的栅极和漏极连接，并通过两个偏置电阻分别连接到第二级放大器电路（22）的差分对（NM3、NM4）的栅极，提供直流偏置电压。3.如权利要求2所述的电流复用型高频放大器电路，其特征是：所述第一级放大器电路（21）的输出负载电阻连接到第二级放大器电路（22）的差分对（NM3、NM4）的两个NMOS晶体管的源极，同时连接到偏置电路第一部分中运算放大器的正极输入端。4.如权利要求1、2或3所述的电流复用型高频放大器电路，其特征是：所述第一级放大器电路（21）包括第一NMOS晶体管NM1、第二NMOS晶体管NM2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2；放大器正输入端VIP连接到第一电容C1一端，第一电容C1的另一端连接第一NMOS晶体管NM1的栅极，放大器负输入端VIN连接到第二电容C2一端，第二电容C2的另一端与第一NMOS晶体管NM2的栅极连接，第一NMOS晶体管NM1和第二NMOS晶体管NM2的源极接地，第一电阻R1的一端连接第一NMOS晶体管NM1的漏极，第一电阻R1与第一NMOS晶体管NM1漏极的连接点作为第一级放大器的负输出端，第二电阻R2的一端连接第二NMOS晶体管NM2的漏极，第二电阻R2和第二NMOS晶体管NM2漏极的连接点作为第一级放大器的正输出端，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的另一端连接。5.如权利要求1、2或3所述的电流复用型高频放大器电路，其特征是：所述第二级放大器电路（22）包括第三NM...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，潘文光，于云丰，肖时茂，尹喜珍，
申请(专利权)人：无锡中科微电子工业技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32