[发明专利]一种差模信号相合与共模信号相消的晶体管放大器

说明书

本发明公开一种差模信号相合与共模信号相消的晶体管放大器，包括晶体管放大器包括一路差分共发射极结构放大器(1)、一路差分共基极结构放大器(2)，差分共发射极结构放大器(1)的同相输入端(3)与差分共基极结构放大器(2)的同相输入端相连接，反相输入端(4)与差分共基极结构放大器的反相输入端相连接，差分共射极结构放大器(1)的同相输出端(5)与差分共基极放大器(2)的同相输出端相连接，反相输出端(6)与差分共基极结构放大器(2)的反相输出端相连接；本发明将差分共射放大器与差分共基放大器并行交错连接，同时实现了差模信号功率合成与共模信号功率抵消，具有传统结构无法实现的优异性能。

技术领域

本发明涉及一种新型晶体管放大器拓扑结构，具体说是一种采用半导体集成电路工艺制作、使用晶体管进行射频信号放大的放大器结构，以提升放大器带宽、增益、输入匹配、共模抑制、谐波抑制、隔离度、稳定性等指标。

背景技术

射频放大器是射频电路系统的核心模块之一，其性能直接影响军用雷达系统的探测能力、现代通信系统的通信质量、射电天文的探测范围、射频仪器设备的工作性能。随着无线电技术的进一步发展，目前的射频技术覆盖的频段已经从低频段，覆盖到毫米波频段，并正在向太赫兹频段演进。由于毫米波和太赫兹频段频带更宽，可用于传输更高的速率，从而获得更大的通信容量，国际上目前对于毫米波和太赫兹频段已经涌现出越来越多的应用，包括无线局域网、太赫兹成像、毫米波车载雷达、光谱学和遥感等，并且还尚有大量的频段未被开发和利用，这些应用使得对射频放大器的需求越来越高。

但随着频率的上升，射频放大器的性能迅速降低，对上述所有毫米波和太赫兹系统来说，高性能射频放大器的设计一直是一个难点。

传统放大器采用共射(源)、共基(栅)、共集(漏)三种结构，或将三种结构级联使用(如共射共基Cascode结构)，但由于晶体管本身的物理特性以及寄生参数的影响，三种结构均不能同时提供大带宽、高增益、高共模抑制和高隔离度等指标，必须引入复杂的外围结构并牺牲部分性能才能实现上述指标中的部分几点。

因此，需要发明一种能够大幅度减弱晶体管寄生参数影响、补偿晶体管物理特性的晶体管放大器结构，以应用于各类射频信号放大电路中，进而解决传统结构中各指标间的相互制约问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种差模信号相合与共模信号相消的晶体管放大器，具体说是一种采用半导体集成电路工艺制作、使用晶体管进行信号放大的放大器结构以改善放大器带宽、增益、输入匹配、共模抑制、谐波抑制、隔离度、稳定性等指标的新型晶体管放大器结构。

技术方案：本发明的一种差模信号相合与共模信号相消的晶体管放大器包括一路差分共发射极结构放大器、一路差分共基极结构放大器，差分共发射极结构放大器(1)的同相输入端与差分共基极结构放大器的同相输入端相连接，差分共发射极结构放大器的反相输入端与差分共基极结构放大器的反相输入端相连接，差分共射极结构放大器的同相输出端与差分共基极放大器的同相输出端相连接，差分共发射极结构放大器的反相输出端与差分共基极结构放大器的反相输出端相连接；

位于共发射极结构放大器集电极和共基极结构放大器发射极的四路电流通路以提供晶体管的偏置电流I₁、偏置电流I₂、偏置电流I₃、偏置电流I₄，位于共基极结构放大器基极和共发射极放大器发射极的两路电压通路以提供晶体管的偏置电压V_bias,b、偏置电压V_bias,e,位于共发射极结构放大器(1)基极或共基极结构放大器发射极的差分输入端口V_in+、差分输入端口V_in-，位于共发射极结构放大器集电极或共基极结构放大器集电极的差分输出端口V_out+、差分输出端口V_out-。