[发明专利]一种高性能折叠式差分转单端放大器

说明书

本发明涉及差分放大器，具体涉及一种高性能折叠式差分转单端放大器，包括输入单元，输入单元的正输入端Vin+及负输入端Vin‑分别与差分射频输入信号的正负两端相连，与输入单元交叉耦合连接的用于提供直流电流通路，同时对差分射频输入信号进行扼流的扼流单元，与输入单元相连的用于对输入信号进行滤波的滤波单元，与滤波单元相连的用于对滤波后的信号进行放大的放大单元，与放大单元相连的用于将差分射频信号转换为单端射频信号输出的巴伦单元，巴伦单元的初级线圈LP和次级线圈LS通过对称互绕构成变压器巴伦；本发明所提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的不能在保证宽带特性基础上，降低放大器的功耗，提高放大器的增益和隔离度的缺陷。

技术领域

本发明涉及差分放大器，具体涉及一种高性能折叠式差分转单端放大器。

背景技术

在各类无线电发射机中，射频前端的放大器一般为单端结构，即射频信号从单端输入端进入，从单端输出端送出。但是单端结构的放大器容易受到键合线的影响，导致增益出现衰减，因此无线电发射机会采用差分结构解决上述问题。但是发射机的输出端连接的是单端天线，所以发射机的射频前端需要有一个差分转单端放大器，并且希望该放大器有一定的增益、较宽的带宽和较好的相位平衡度。

共栅结构放大器广泛应用于宽带放大器的设计中，主要原因是其具有宽带输入匹配特性，传统的共栅结构放大器电路如图2所示。信号由晶体管M1、M2源极输入，通过调整M1、M2的宽长比及栅极偏置电压，可以调整流经M1、M2的电流大小，进而改变M1、M2的跨导gm，使其输入阻抗与50Ω天线匹配。通过调整负载电阻R1和R2的阻值大小，可以获得不同的电压增益。该结构具有较宽的输入带宽和增益带宽。但是，传统的共栅结构放大器具有以下缺点：

第一是功耗大，传统的共栅结构放大器的输入阻抗近似为1/(gm+gmb)，其中gm为输入晶体管跨导，gmb为输入晶体管衬底到源极电位差带来的体效应对应的等效跨导。为了实现输入阻抗与50Ω天线的匹配，必须通过增加工作电流以提高输入管的跨导，使上式近似等于50Ω。

第二是增益低，传统的共栅结构放大器的增益很大程度上取决于负载阻抗的大小，但是大电阻负载会带来过多的压降，降低电压余度及线性度；而大感值负载电感既增加了芯片面积又会导致电路呈现窄带增益特性。

第三是隔离度差，由于传统的共栅结构放大器的隔离度较差，会导致输出端信号返回到输入端，难以满足系统对隔离度指标的要求。

在共栅结构放大器的基础上，一般会利用LC巴伦替换负载电阻实现差分转单端的功能，但是LC巴伦具有选频滤波特性，会造成带宽变窄、相位平衡度变差，此外LC巴伦的衰减较大，因此该结构的差分转单端放大器的性能较差，不适用于无线电发射机射频前端。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种高性能折叠式差分转单端放大器，能够有效克服现有技术所存在的不能在保证宽带特性基础上，降低放大器的功耗，提高放大器的增益和隔离度的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高性能折叠式差分转单端放大器，包括输入单元，所述输入单元的正输入端Vin+及负输入端Vin-分别与差分射频输入信号的正负两端相连，与所述输入单元交叉耦合连接的用于提供直流电流通路，同时对差分射频输入信号进行扼流的扼流单元，与所述输入单元相连的用于对输入信号进行滤波的滤波单元，与所述滤波单元相连的用于对滤波后的信号进行放大的放大单元，与所述放大单元相连的用于将差分射频信号转换为单端射频信号输出的巴伦单元，所述巴伦单元的初级线圈LP和次级线圈LS通过对称互绕构成变压器巴伦。

优选地，所述输入单元的NMOS管M1、M2的源级分别与差分射频输入信号的Vin+、Vin-相连。