[发明专利]一种带有失配补偿技术的有源Balun

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有失配补偿技术的有源Balun（巴伦），属于模拟/射频集成电路技术领域。

背景技术

接收机的功能主要是通过放大、下混频、滤波等功能实现对调制信号的提取，传统的接收机主要包括接收天线、低噪声放大器、混频器、滤波器、可变增益放大器、ADC等电路模块。其中大部分的电路模块都采用差分结构，比如低噪声放大器和混频器。差分结构相比单端结构拥有更好的隔离度，比如可以很好的抑制衬底引起的噪声及干扰信号的泄漏等，因此广泛应用在通信电路设计中。但由于技术的限制，接收机天线部分一般都采用单端设计，因此需要在接收天线和低噪声放大器之间加入Balun，以实现单端转差分功能。Balun主要分有源和无源两种结构。无源Balun通过螺旋线圈的电磁耦合实现功能，占用的芯片面积较大，影响系统的集成度，增加了芯片成本。而且随着频率的提高，无源Balun的损耗也越来越大，这对当今的高频通信系统是一个挑战。

有源Balun相比无源Balun具有一定的优势，首先它可以实现单端信号变差分的功能，其次它还可以提供一定信号增益，最后由于有源Balun主要利用MOS管实现，因此占用的面积较小，非常利于系统集成。

现有有源Balun的主流结构由共栅共源级构成，共栅级提供同相信号，共源极提供反向信号，如中国专利申请号为201010141720.1的申请，其电路结构如图1所示，用共栅级的输入低阻抗提供输入匹配，通过适当的参数设计可以消除共栅级的噪声。该电路适用于宽带应用，但是电路还是会产生一定的输出失配，而且随着频率的提高，输出失配还会继续恶化。

发明内容

本发明技术解决问题：为了解决现有的有源Balun存在的输出端信号相位和幅度存在失配的问题，提供了一种带有失配补偿技术的有源Balun。

为此，本发明提供了如下的技术方案：一种带有失配补偿技术的有源Balun，包括：单端转差分级（1）和失配补偿级（2），单端转差分级（1）的输出与失配补偿级（2）的输入相连；单端转差分级（1）将单端输入信号转化为差分输出信号，失配补偿级（2）将差分输出信号与单端转差分级输出信号叠加，对差分输出信号进行补偿，减小失配。

所述单端转差分级（1）包括共栅管NM1、共源管NM2；输入信号分别进入共栅管NM1的源级和共源管NM2的栅极，在两个管子的漏极产生差分输出信号，交流耦合电容C1位于共栅管NM1的源级和共源管NM2的栅极之间，用来提供共源管直流偏置和交流信号；共栅管NM1的源级采用电感L1接地以减小寄生电容的影响，同时可以提供输入匹配。

所述单端转差分级（1）采用共栅共源极（CGCS）连接的方式，NM1的源极与NM2的栅极相连，耦合电容C1提供直流偏置和交流输入；NM1的漏极和NM2的漏极分别与NM3和NM4的源级相连，PM1和PM2也采用交流耦合方式输入。

所述失配补偿级（2）包括共源放大器PM1和PM2、共栅管NM3和NM4；共栅管NM3和NM4的源级分别和单端转差分级（1）的共栅管NM1、共源管NM2的漏极相连，NM3和NM4主要是提供输入和输出信号之间的隔离，同时也能够提高输出电阻；C2和C3将单端转差分级（1）中的NM1、NM2产生的差分输出信号分别加到共源放大器PM2和PM1的输入端；共源放大器PM1和PM2产生差分输出信号和共栅管NM3和NM4的差分输出信号叠加，对差分信号进行补偿，减小失配；电感L2接在NM3、NM4的源端，用于和NM1、NM2漏端，NM3、NM4源端以及PM1、PM2的栅端寄生电容进行谐振，减小信号的损失；电感L3接在共源放大器PM1和PM2输出端的两侧，减小输出端的信号损失，从而提高电路增益。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明的失配补偿级和单端转差分级形成电流复用，节省了功耗；失配补偿级可以输出一定增益的信号，同时也可以减小输出信号相位和幅度的失配；该结构使用的频率范围较广，适合于宽带和高频电路。

（2）本发明失配补偿级的输入和输出端加入了并联电感，可以分别和对应位置的寄生电容谐振，减小信号损失，从而提高电路的增益。

（3）本发明的失配补偿级对目前比较主流的单端转差分级都比较适用，因此可以广泛地应用与各种有源Balun电路中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。