[发明专利]一种频率补偿的宽带放大器

说明书

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Z_in表达式为

Zin=1+SCgs2RSCgs2+gm2]]>

式中：S为频率参变量，C_gm2为输入端寄生电容，g_m2为跨导单元跨导值，R为补偿电阻值；

直流状态时的第二跨导单元等效为一个电阻，其阻值为该跨导单元跨导值的倒数，即1/g_m2。

一种频率补偿的宽带放大器，其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。采用沟道掩模电阻的频率补偿作为技术方案的一个实施例，采用MOSFET有源阻性元件电阻的频率补偿作为技术方案的另一个实施例。