[实用新型]放大电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，更具体地涉及一种用于对高频信号进行放大的放大电路。

背景技术

在各种信号接收机（射频通信、光纤通信、高速串行通信）中，需要对接收到的微弱信号进一步放大，以便后续电路对该信号的处理。随着信号频率越来越来高，信号在介质传输过程中的损失也越来越大。众所周知地，信号的频率越高需要的放大电路的带宽越宽，信号的损失越高需要放大电路的增益越大；综合这两方面使得对高频信号进行放大的放大电路的增益带宽积的需求要求越来越高。

请参考图1，图1为现有的放大电路的电路结构图。如图1所示，现有的放大电路包括四个场效应管MA1、MA2、MB1、MB2，四个电阻Rf1、Rf2、Rd1、Rd2，及两个电流源I1、I2；其中，电阻Rd1、Rd2的一端均与外部电源VDD连接，输入共模信号Vin1、Vin2分别通过场效应管MA1、MA2的栅极输入，输出共模信号Vout1、Vout2分别通过场效应管MB1、MB2的漏极输出。其中，电流源I1、I2分别为场效应管MA1、MA2、MB1、MB2提供静态电流；而各器件的具体连接关系见图1所示，在此不再细述。

再结合参考图2，图2为图1对应的等效结构图。如图所示，现有的放大电路包括第一级跨导单元gm1、第一级输出负载Rz1、反馈电阻Rf1、第二级跨导单元gm2及第二级输出负载Rd1；第一级跨导单元gm1的输入端与共模信号输出端连接，共模信号输出端输出共模信号Vin3，第一级跨导单元gm1的输出端分别与第二级跨导单元gm2的输入端及第一级输出负载Rz1的一端连接，第一级输出负载Rz1的另一端接地，第二级跨导单元gm2的输出端与第二级输出负载Rd1的一端及共模输出端连接，共模输出端输出共模信号Vout3，第二级输出负载Rd1的另一端接地，反馈电阻Rf1跨接于第二级跨导单元gm2的输出端与输入端之间。相应地，第一级跨导单元gm1由场效应管MA1、MA2构成，第一级输出负载Rz1由电阻Rf1、Rf2、Rd1、Rd2构成，反馈电阻Rf1由电阻Rf1、Rf2构成，第二级跨导单元gm2由场效应管MB1、MB2构成，第二级输出负载Rd1由电阻Rd1、Rd2构成；且共模输入信号Vin3=Vin1-Vin2，输出共模信号Vout3=Vout1-Vout2。现有的放大电路工作时，输入共模信号Vin3经过第一级跨导单元gm1产生输出电流流经第一级输出负载Rz1并产生电压V1，电压V1即为第一级输出电压，亦为第二级输入电压；电压V1经过第二级跨导单元gm2产生输出电流流经二级输出负载Rd1产生输出电压Vout3，同时输出电压Vout3经过反馈电阻Rf1反馈至第二级跨导单元gm2的输入端。上述电路结构通过反馈理论分析可知，此反馈结构可以有效降低第二级的输入电阻以及输出电阻，而电路带宽与信号节点的电阻成反比，故电阻的降低可以有效提高运放结构带宽。

但是上述电路结构中，在左半边电路中由于场效应管MA1的静态电流If流过反馈电阻Rf1产生了压降，使得输出共模电压Vout1相对于节点n1的电压抬升，且右半边电路也存在相同的情况。最后结果如图3所示，使得输出共模电压Vout3相对于第二级输入电压V1抬升了ΔV=If*Rf1，其中，If为电阻Rf1上流过的电流。如果该第二级输入电压抬升的电压ΔV过大，且最终输出信号摆幅过大，则容易被电源限制导致输出信号畸变。同时由于节点n1的电压相对于输出共模电压Vout1降低，使得场效应管MA1处于饱和区的所需的共模输入电压Vin1变低；而节点n2的电压相对于输出共模电压Vout2降低，使得场效应管MA2处于饱和区的所需的共模输入电压Vin2变低；因此减少了输入共模范围。

因此，有必要提供一种改进的对高频信号进行放大的放大电路来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于对高频信号进行放大的放大电路，本实用新型的放大电路的各级输入输出电压稳定，最终输出信号摆幅可最大化，且不会被电源限制导致输出畸变，增大了输入共模范围。