专利名称：具有固定输入阻抗的放大器及相关方法
技术领域：
本发明提供一种具有固定输入阻抗的放大器及相关方法，特别指一种利用多个电阻性负反馈电路，来处理多个反馈信号，将该放大器的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值的放大器及相关方法。
背景技术：
低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)是无线通信系统的接收器(Receiver)中不可或缺的一部分，其主要的目的是提供接收来自天线的信号所需的增益与灵敏度。由在低噪声放大器设置在接收器的前端，用来处理通常来说为非常微弱的信号，因此低噪声放大器的功能参数，如噪声指数(NoiseFigure)、射频增益(RF Gain)、及非线性(Non-linearity)等的好坏都将决定该接收器的整体性能。
请参阅图1，图1为一无线通信系统的接收器10的功能方块图。本实施例所述的接收器10主要是应用在0.9GHz到10GHz的无线通信系统为主，因为现今的商用无线通信系统，例如泛欧数字式移动通信系统(GSM)、蓝芽(Blue-tooth)、无线局域网(WLAN)等，其工作频率大都落在这个范围内。接收器10包含有一天线12、一滤波器14、一低噪声放大器16、一混频装置18、一本机振荡发生器(Local Oscillator Generator)20、以及一信号处理模块22。天线12用来接收一射频信号RF，射频信号RF自天线12接收下来之后，先经过滤波器14进行一次频带选择，产生一输入信号SI，此输入信号SI需经过低噪声放大器16以一预设的增益倍率加以放大，如前所述，由在接收到的射频信号RF及滤波后的输入信号SI通常均十分微弱，使得设置在滤波器14后端的放大器所带来的噪声须越小越好，因此低噪声放大器16为最佳的选择。从低噪声放大器16输出的信号，再利用混频装置18配合本机振荡发生器20的工作将该输入信号SI降频至一特定频率，继续送至信号处理模块22作进一步的实现中频放大、信号解调(Demodulation)等操作。
在实际实施时，在不同环境及不同的时间点，无线通信系统的接收器10所接收到的射频信号RF的强度(Magnitude)并不固定，以移动电话的信号传输为例，若接收器10相当接近信号发射端(如基地台)，射频信号RF的强度相对而言就远大于当接收器10远离信号发射端的情况。过大的射频信号RF很容易使其饱和而无法正常执行线性放大的功能，因此一般将低噪声放大器16设计为一可变增益放大器(Variable Gain Amplifier)，可工作在多个不同的增益(Gain)模式下。若以将增益模式设计为两种高增益模式及低增益模式为例，在图1的输入信号SI较小时，可将低噪声放大器16工作在高增益模式，将输入信号SI以较高的增益倍率放大并输出；相反地，当图1的输入信号SI较大时，可使用低增益模式处理输入信号SI、以避免低噪声放大器16发生饱和的情况。请参阅图2，图2为图1公知低噪声放大器16的一实施例的功能方块图，且低噪声放大器16为一可变增益放大器，可分别工作在一高增益模式以及一低增益模式下。低噪声放大器16由三个部分所组成一输入端32、一增益电路34、及一输出端36。输入端32用来接收输入信号SI，而增益电路34包含晶体管Q1-Q5及可调整的三偏压(Bias)B1-B3，用来在二个不同的增益模式下将输入信号SI以一对应的(高/低)增益倍率加以放大，最后由输出端36输出经增益电路34放大后的输入信号SI。
请继续参阅图2，当低噪声放大器16工作在高增益模式下时，偏压B2大于偏压B3，因此晶体管Q1、Q2、Q4、Q5导通工作，而晶体管Q3处在关断状态，此时输入信号SI会经增益电路34中的晶体管Q1、Q2、Q4、Q5放大，并由输出端36输出经增益电路34放大后的输入信号SI。当低噪声放大器16工作在低增益模式下时，偏压B3大于偏压B2，晶体管Q1、Q3、Q4、Q5导通工作，而晶体管Q2处在关断状态，此时输入信号SI会经晶体管Q4、Q5放大，并由输出端36输出处理后的输入信号SI。然而在当初设计电路时，即可设计晶体管Q1、Q2、Q3的尺寸大于晶体管Q4、Q5，如此一来，只有少部分的输入信号SI经晶体管Q4、Q5递送至输出端36，大部分的输入信号SI则经晶体管Q1、Q3分流至一电压源端VCC。由上面的描述可知，高增益模式及低增益模式之间的切换，取决在偏压B2与偏压B3之间的大小关系，偏压B1则保持一定值。在实际实施时，可将偏压B2保持在一预设电压值，只调整切换偏压B3使之高在或低在偏压B2以实现上述的效果。
另外，一般放大电路均含有输入阻抗(Input Impedance)及输出阻抗(Output Impedance)，而当一系统中包含有一放大电路的各个电路相互连接时，可能会因放大电路与其他电路的输入、输出阻抗匹配不当，而导致产生负载效应，致使整个系统的效能受到影响。请同时参阅图1及图2，低噪声放大器16具有一输入阻抗Zin1，并另包含一电感性负反馈电路(InductiveNegative Feedback Circuit)38及一电感式负载Lc。为了避免在滤波器14及低噪声放大器16之间可能发生的阻抗匹配不当，而影响到滤波器14的响应及低噪声放大器16的效能，在图2的公知实施例中采用在晶体管Q1、Q4的发射极(Emitter)电连接到该电感性负反馈电路38来调整输入阻抗Zin1，并使得低噪声放大器16在高增益模式及低增益模式之间切换时，不会因输入阻抗Zin1的变动而改变滤波器14的滤波响应，并进而确保接收器10的效能。
然而，由在电感性负反馈电路38所占的电路面积过大，在考虑成本时，电阻式负载及电阻式负反馈电路是较能为产业界接受的方式。请见图3，图3为图1公知低噪声放大器16的另一实施例的功能方块图。该低噪声放大器16仍为一可变增益放大器，可工作在一高增益模式以及一低增益模式下。另外，与图2实施例相同，低噪声放大器16亦由输入端32、增益电路34、及输出端36所组成，并包含一输入阻抗Zin1′，而增益电路34亦包含晶体管Q1′-Q5′及可调整的三偏压(Bias)装置B1′-B3′，用来在二个不同的增益模式下将输入信号SI以对应的(高/低)增益倍率加以放大。与前一实施例最主要的分别在在，图3实施例以一电阻式负载RL及一电阻式负反馈电路40来代替图2中的电感式负载Lc及电感式负反馈电路38实现负反馈的功能。为简单解释电阻式负反馈的功能及特性，我们另外以一单级晶体管放大电路为例说明，请参阅图4，图4为一简易放大电路50并同一电阻Rf作为电阻式负反馈电路的示意图。简易放大电路50可视为以一晶体管Q6构成，并包含有一输入端52、一输出端56、一原有的等效电阻R、以及作负反馈之用的电阻Rf。在没有电阻Rf的负反馈影响下，该放大电路的电压增益为Av1＝gm·R，其中gm为晶体管Q6的特性参数，图4右方同时以实线显示无负反馈的情形下简易放大电路50的频率响应，横轴表示频率f，纵轴代表增益Av。而在加入(等效为并联)电阻Rf的情况下，增益缩小为Av2≈gm·R·Rf/(Rf+R)，图4右方同时以虚线表示加入负反馈效应后简易放大电路50的频滤响应。由图4可知，缩小的增益(降低Rf/(Rf+R)倍)却能带来较佳的频率响应(在较宽的频带中保有平坦的增益倍率)，同时，增益及失真(distortion)等特性也随之降低。另外，该简易放大电路50的输入阻抗Zin2亦随加入的电阻Rf的值而改变成Zin2≈(Rf+R)/(gm·R)，电阻式负反馈电路40具有调整放大电路的输入阻抗Zin2的功效。
在大致明白电阻式负反馈电路40的技术特征后，请回头参阅图3，图3的电阻式负反馈电路40为一电阻R电连接到一电容C。图3实施例的工作原理与图2实施例相近，当低噪声放大器16工作在高增益模式下时，部分经处理并输出至输出端36的输入信号SI会从输出端36经该电阻式负反馈电路40反馈回端入端32，称之为一反馈信号。然而，在当低噪声放大器16切换至低增益模式时，由在只有少部分的输入信号SI经晶体管Q4′、Q5′递送至输出端36，大部分的输入信号SI则经晶体管Q1′、Q3′分流至一电压源端VCC′，亦即只有少部分的反馈信号经该电阻式负反馈电路40反馈回输入端32，其余大部分的信号量则由电压源端VCC′旁路。如此一来，在不同的增益模式下，该电阻式负反馈电路40无法发挥其调整输入阻抗的功能，使得输入阻抗Zin1′在不同的增益模式下呈现不同的值。如同先前的描述，滤波器14的滤波响应会受到滤波器14与低噪声放大器16之间的阻抗匹配不当而发生频率响应失真(Distortion)的现象，使滤波器在频带外(out-of-band)的衰减不够，以致在影响到低噪声放大器16的效能。
发明内容
因此本发明的主要目的在在一种利用多个电阻性负反馈电路来处理对应的反馈信号，将该放大器的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值的放大器及相关方法，以解决上述问题。
在本发明中的放大器中，我们利用多个电阻性负反馈电路，分别设置在不同的增益模式下反馈信号所行经的多个路径。在每一特定的增益模式下，对应的至少一电阻性负反馈电路会处理该对应的反馈信号，使得在不同的增益模式下放大器的输入阻抗能保持定值。另外，至少一预设的电阻性负反馈电路会连接在对应的开关装置(Switch device)，用来依据不同的增益模式决定反馈信号是否会经由该至少一预设的电阻性负反馈电路反馈至输入端，以实现上述的功能。
在本发明中，我们还提出一差动(Differential)放大器的技术特征，其是利用将本发明二个技术特征完全相同的放大器加以组合，实现差动模式(Differential Mode)下的放大器技术特征。本发明的差动放大器亦具有固定的输入阻抗，仍利用多个电阻性负反馈电路及至少一对应的开关装置，分别处理在不同的增益模式下的反馈信号，使得不同的增益模式下的差动放大器的输入阻抗能保持定值，并由在差动模式的特性，使得本发明的差动放大器具有不易受到干扰与产生干扰，以及较宽广的频率响应等的优点。
本发明的目的为提供一种具有固定输入阻抗的放大器(Amplifier)，其可工作在多个不同的增益(Gain)模式下。该放大器包含有一输入端，用来接收一输入信号；一增益电路，用来在不同的增益模式下将该输入信号以一对应的增益倍率加以放大；多个电阻性负反馈电路(Resistive Negative FeedbackCircuit)，电连该输入端及该增益电路，用来将该放大器的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值；以及一输出端，用来输出经该增益电路放大后的输入信号。
本发明的另一目的为提供一种用在一放大器(Amplifier)中，在多个不同的增益(Gain)模式下将该放大器的输入阻抗保持固定的方法。该放大器包含一增益电路以及多个电阻性负反馈电路。该方法包含有使用该增益电路将该放大器在不同的增益模式下切换；以及使用该多个电阻性负反馈电路将该放大器的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值。
本发明的又一目的为提供一种具有固定输入阻抗的差动放大器(Differential Amplifier)，其可工作在多个不同的增益模式下。该差动放大器包含有一正向输入端，用来接收一正向输入信号；一负向输入端，用来接收一负向输入信号；一正向放大器电路，电连在该正向输入端，该正向放大器电路包含有一正向增益电路，用来在不同的增益模式下将一正向输入信号以一对应的增益倍率加以放大；以及多个电阻性正向负反馈电路(ResistiveNegative Feedback Circuit)，用来将该正向放大器电路的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值；以及一负向放大器电路，电连接到该负向输入端，该负向放大器电路包含有一负向增益电路，用来在不同的增益模式下将一负向输入信号以一对应的增益倍率加以放大；以及多个电阻性负向负反馈电路，用来将该负向放大器电路的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值；一正向输出端，电连接到该正向放大器电路，用来输出经处理后的该正向输入信号；以及一负向输出端，电连接到该负向放大器电路，用来输出经处理后的该负向输入信号。
图1为一无线通信系统的一接收器的功能方块图。
图2为图1公知低噪声放大器的一实施例的功能方块图。
图3为图1公知低噪声放大器的另一实施例的功能方块图。
图4为一简易放大电路并同一电阻作为电阻式负反馈电路的示意图。
图5为本发明放大器的一实施例的示意图。
图6为本发明放大器的另一实施例的示意图。
图7为图6实施例的一详细实施例的示意图。
图8为图7三偏压的一实施例的列表。
图9为本发明的一方法实施例的流程图。
图10为本发明差动放大器的一实施例的功能方块图。
图11为图10差动放大器的一详细实施例的示意图。
附图符号说明10接收器 12天线14滤波器 16低噪声放大器18混频装置20本机振荡发生器22信号处理模块32、52、62、82、102输入端34、64、84、104增益电路36、56、66、86、106输出端38电感性负反馈电路40、110电阻性负反馈电路50简易放大电路60、80放大器67、87高增益电阻性负反馈电路68、108开关装置69、89低增益电阻性负反馈电路83第一开关装置85第二开关装置100差动放大器
具体实施例方式
请参阅图5，图5为本发明放大器60的一实施例的示意图。近似在图2及图3公知实施例，本发明实施例的放大器60包含一输入端62、一增益电路64、及一输出端66，并具有一输入阻抗Zin3。输入端62用来接收一输入信号SI3，而增益电路64包含晶体管Q7-Q11及可调整的三偏压(Bias)B4-B6，其基本的工作原理仍相似在图2及图3公知实施例中的增益电路64，因此，若对照图2实施例，则晶体管Q7-Q11分别对应于晶体管Q1-Q5，而三偏压B4-B6则分别对应于B1-B3，都是用来将放大器60在多个不同的增益模式下进行对应的放大操作，将输入端62接收到的输入信号SI3以一对应的增益倍率加以放大，最后再由输出端66输出经该增益电路64放大后的输入信号SI3。在本实施例中仍承袭公知实施例中两种增益模式的设计高增益模式及低增益模式，当偏压B5大于偏压B6，放大器60工作在高增益模式下，此时输入信号SI3经增益电路64中的晶体管Q7、Q8、Q10、Q11放大，并由输出至输出端66；当偏压B6大于偏压B5，放大器60工作在低增益模式下，此时只有少部分的输入信号SI3经尺寸较小的晶体管Q10、Q11递送至输出端66，大部分的输入信号SI3则经晶体管Q7、Q9分流至一电压源端VCC。因此，在本实施例中，高增益模式及低增益模式之间的切换仍利用偏压B5与偏压B6之间的大小关系决定。
由图3公知技术可知，在每一增益模式下，一反馈信号会经由至少一对应的路径反馈到该输入端，对照本实施例中，本发明的放大器60包含有二电阻性负反馈电路，区分为一高增益电阻性负反馈电路67及一低增益电阻性负反馈电路69，且皆由一电阻电连一电容所实现(高增益电阻性负反馈电路67包含一电阻Rf1及一电容Cf1，低增益电阻性负反馈电路69包含一电阻Rf2及一电容Cf2)。由名称即可知，高增益电阻性负反馈电路67是主要用来处理在高增益模式下的反馈信号，而低增益电阻性负反馈电路69是主要用来处理在低增益模式下的反馈信号。若与公知图3实施例相对照，高增益电阻性负反馈电路67则可对应于图3的电阻性负反馈电路。也就是说，在高增益模式下，反馈信号主要经由高增益电阻性负反馈电路67从输出端66反馈到输入端62，而在低增益模式下，反馈信号大部分会从电压源端VCC，经由低增益电阻性负反馈电路69反馈至输入端62。此外，放大器60另包含一开关装置(Switch device)68，电连接到低增益电阻性负反馈电路69，如此一来，在实际实施时，在高增益模式下，将开关装置68断开(Open)，让输入端62信号不受低增益电阻性负反馈电路69(电阻Rf2及电容Cf2)的影响，完全经由高增益电阻性负反馈电路67从输出端66反馈到输入端62。而在低增益模式下，由在大部分的输入信号SI3会经由晶体管Q7、Q9分流至电压源端VCC，因此，为处理由电压源端VCC反馈的信号，此时将开关装置68接通(Closed)，让大部分的反馈信号由电压源端VCC经该低增益电阻性负反馈电路69反馈至输入端62。如此一来，可经由适当设计电阻Rf2及电容Cf2的大小，使放大器60由输入端62看进去的输入阻抗Zin3，无论在低增益模式抑或高增益模式下皆不改变，避免影响一前级滤波器的功能(请见图1实施例)。
请注意，上述实施例中所使用的晶体管Q7-Q11的型式并不限定，可以为双极结型晶体管(bipolar junction transistor，BJT)、金属氧化物半导体(metal-oxide semiconductor，MOS)晶体管、甚至其他型式的晶体管。请参阅图6，图6为本发明放大器80的另一实施例的示意图，各元件的功能及工作原理与图5实施例几乎完全相同，本实施例的放大器80亦包含一输入端82(可用来接收一输入信号SI3′)一增益电路84、及一输出端86，除此之外，放大器80具有一输入阻抗Zin3′。增益电路84是由晶体管Q7′-Q11′、可调整的三偏压B4′-B6′、一高增益电阻性负反馈电路87(包含一电阻Rf1′及一电容Cr1′)、以及一低增益电阻性负反馈电路89(包含一电阻Rf2′及一电容Cr2′)构成。本实施例与图5实施例最大的差异处为，本实施例在二电阻性负反馈电路之处皆装设有开关装置，一第一开关装置83电连接到高增益电阻性负反馈电路87，可利用一晶体管Q12配上一控制信号Ctr1实现，而一第二开关装置85则电连接到低增益电阻性负反馈电路89，可利用一晶体管Q13通过一控制信号Ctr2实现，与图5对照，第二开关装置85的功能可等同在图5实施例中的开关装置68。如此一来，在高增益模式下，断开第二开关装置85，接通第一开关装置83，让反馈信号完全经由高增益电阻性负反馈电路87从输出端86反馈到输入端82；相反，在低增益模式下，断开第一开关装置83，接通第二开关装置85，让反馈信号完全经由低增益电阻性负反馈电路89从一电压源端VCC′反馈至输入端82。同样的，经由适当地设计电阻Rf1′、电容Cf1′、电阻Rf2′、及电容Cf2′的大小，即可使放大器80的输入阻抗Zin3′在低增益模式及高增益模式下皆保持不变。
事实上，增益模式的数目并不限定为高/低两种，以图6实施例而言，在实际实施时，可将偏压B5′保持在一预设电压值，只调整切换偏压B6′使之高在、低在、或等同在偏压B5′即可实现三种不同增益模式的切换。请见图7，图7为图6实施例的一详细实施例的示意图。为强调依据所加偏压的不同以实现三种不同增益模式的切换，图7实施例揭露了可调整的三偏压B4′-B6′的详细电路，三偏压B4′-B6′分别对应于三偏压装置90、91、92。偏压B5′被设定固定在一预设电压值，该预设电压值请参阅图8，图8为图7三偏压B4′-B6′的一实施例的列表。由图8可知，偏压B5′的预设电压值设为1.6伏特(V)，而使用者可利用将偏压B6′在一高电压值(2.7V)及一接地电压GND(0V)之间转换，来将放大器80在低增益模式及高增益模式之间切换，若将偏压B6′调整至完全与偏压B5′相同(1.6V)，此时，输入信号SI3中经由晶体管Q10′、Q11′递送至输出端86与经由电晶Q7′、Q9′传送至电压源端VCC′的量相当接近，增益的倍率因此介在高增益模式与低增益模式之间，称之为一中间增益模式。此时可将第一开关装置83与第二开关装置85同时接通，使放大器80在该中间增益模式下的输入阻抗Zin3′仍维持不变(与高/低增益模式下相同)，如此一来，放大器80可工作在三个不同的增益模式下(高、低、中间)仍维持固定的输入阻抗Zin3′。由上可知，增益模式的数目并不限定，本发明的主要技术特征在在，利用多个电阻性负反馈电路，并设置对应的开关装置，分别设置在不同的增益模式下的反馈信号所行经的多个路径，如此一来，可利用操作这些电阻性负反馈电路与其对应的开关装置，在每一特定的增益模式处理对应的反馈信号，使得不同的增益模式下的放大器的输入阻抗能保持定值。
请注意，上述图5至图7实施例的放大器主要应用在一无线通信系统的接收器(Receiver)之中，作为一低噪声放大器(Low Noise Amplifier)之用。综上所述，本发明在多个不同的增益模式下将一放大器的输入阻抗保持固定的方法可参阅图9，图9为本发明的一方法实施例的流程图，其中该放大器中包含一输入端、一增益电路、至少一开关装置、多个电阻性负反馈电路、以及一输出端。本发明的流程包含有下列步骤步骤100使用该输入端接收一输入信号；
步骤102使用增益电路在不同的增益模式下将输入信号以一对应的增益倍率加以放大；步骤104使用该多个电阻性负反馈电路及至少一开关装置将放大器的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值。较详细的说明为操作该至少一开关装置，在不同的增益模式下，使一反馈信号经由至少一对应的电阻性负反馈电路反馈至输入端，以使放大器的输入阻抗不同的增益模式下保持定值；步骤106使用输出端输出经增益电路放大后的输入信号。
本发明的另一主要的技术特征即为一差动(Differential)放大器的特性。本发明的差动放大器即包含本发明前述的技术特征的两个放大器(如图5至图7的实施例)，其中一个作为正向放大器电路，另一个即作为负向放大器电路，而真正的输出信号即为两个放大器输出信号的差值。请参阅图10，图10为本发明差动放大器100的一实施例的功能方块图。差动放大器100包含一正向输入端102P、一负向输入端102N、一正向放大器电路100P、一负向放大器电路100N、一正向输出端106P、以及一负向输出端106N，差动放大器100另包含一输入阻抗ZinD。正向输入端102P用来接收一正向输入信号SIP，负向输入端102N用来接收一负向输入信号SIN，正向放大器电路100P电连接到正向输入端102P，而负向放大器电路100N电连接到负向输入端102N。最后，正向输出端106P电连接到正向放大器电路100P，用来输出经正向放大器电路100P处理后的正向输入信号SIP，而负向输出端106N电连接到负向放大器电路100N，用来输出经负向放大器电路100N处理后的负向输入信号SIN。实际上，若将正向输入端102P、正向放大器电路100P、以及正向输出端106P一同视之，即可等同在上述本发明的一放大器(如图5至图7中的任一实施例)，同理，负向输入端102N、负向放大器电路100N、以及负向输出端106N可合并视同本发明的一放大器。请参阅图11，图11为图10差动放大器100的一详细实施例的示意图，图11的实施列即是将两个图6本发明的放大器80加以组合而成。该差动放大器的差动性能由正负向两输入信号的180度相位差的准确性决定，如果输入信号的180度相位不准确，则形成的共模信号(Common mode signal)影响差动特性。由图可知，正向放大器电路100P包含有一正向增益电路104P、多个(二个)电阻性正向负反馈电路110P、及多个(二个)正向开关装置108P，正向增益电路104P用来在不同的增益模式下将正向输入信号SIP以一对应的增益倍率加以放大，而此多个电阻性正向负反馈电路110P及正向开关装置108P用来将正向放大器电路100P的输入阻抗ZinP在不同的增益模式下保持定值，实现本发明的技术特征。负向放大器电路100N亦然，亦在一负向增益电路104N中，使用多个(二个)电阻性负向负反馈电路110N将负向放大器电路100N的输入阻抗ZinN在不同的增益模式下保持定值。
由前述可知，正向放大器电路100P及负向放大器电路100N皆可在不同的增益模式下分别具有固定的输入阻抗，因此，我们可将正向放大器电路100P及负向放大器电路100P以两个完全相同的放大器实现，使两者在不同的增益模式下具有相同的输入阻抗(ZinP＝ZinN)。由在差动放大器100的(整体)输入阻抗ZinD是为正向放大器电路100P及负向放大器电路100N个别的输入阻抗ZinP、ZinN的数学组合(Mathematical combination)，如此一来，差动放大器100的(整体)输入阻抗ZinD在不同的增益模式下则能维持固定不变，亦即，若差动放大器100中的每一放大器皆具有本发明固定输入阻抗的技术特征，则该差动放大器100亦具有本发明的固定输入阻抗ZinD的技术特征。此外，由在差动放大器100是工作在差动模式(Differential mode)下，因此较一般单模(Single-ended Mode)放大器(如前述图5至图7的实施例)具有许多额外的优点，包含较不容易受到电磁干扰，也较不易干扰其他的电路，在接收器前端(Front-end)造成的IP2(2ndorder Interception Point)会比较小，进而DC offset也可以减小，另外其频率响应也较一般单模放大器宽广。本发明的差动放大器可适用在一无线通信系统的接收器之中，作为一低噪声差动放大器(Low Noise Differential Amplifier)使用。
在本发明中，我们提出了一种具有固定输入阻抗的放大器，其利用设置多个电阻性负反馈电路及对应的开关装置，以分别处理在不同的增益模式下行经不同路径的反馈信号，使得不同的增益模式下的放大器的输入阻抗能够维持定值，避免前级滤波器因阻抗不匹配而造成滤波响应的失真。此外，为利用差动模式下信号处理的优势，在本发明的实施例中，我们也提出了具有固定输入阻抗的差动放大器的设计，可满足通信系统中不同应用的需求。
上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种具有固定输入阻抗的放大器，其可工作在多个不同的增益模式下，该放大器包含有一输入端，用来接收一输入信号；一增益电路，用来在不同的增益模式下将该输入信号以一对应的增益倍率加以放大；多个电阻性负反馈电路，电连接到该输入端及该增益电路，用来将该放大器的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值；以及一输出端，用来输出经该增益电路放大后的输入信号。
2.如权利要求1的放大器，其中在每一增益模式下，一反馈信号经由至少一对应的电阻性负反馈电路反馈到该输入端，使该放大器的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值。
3.如权利要求2的放大器，其另包含一至少开关装置，电连接到至少一预设的电阻性负反馈电路，用来依据不同的增益模式决定该反馈信号是否经由该至少一预设的电阻性负反馈电路及反馈至该输入端。
4.如权利要求1的放大器，其中该增益电路包含多个双极结型晶体管或多个金属氧化物半导体晶体管。
5.如权利要求1的放大器，其中该多个电阻性负反馈电路是为一电阻和电容连接的电路。
6.如权利要求1的放大器，其为一低噪声放大器。
7.如权利要求6的放大器，其是应用在一无线通信系统的接收器之中。
8.一种用在一放大器中，在多个不同的增益模式下将该放大器的输入阻抗保持固定的方法，该放大器包含一增益电路以及多个电阻性负反馈电路，该方法包含有使用该增益电路将该放大器在不同的增益模式下切换；以及使用该多个电阻性负反馈电路将该放大器的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值。
9.如权利要求8所述的方法，其中该放大器另包含一输入端及一输出端，该方法另包含有使用该输入端接收一输入信号；使用该增益电路在不同的增益模式下将该输入信号以一对应的增益倍率加以放大；在不同的增益模式下使一反馈信号经由至少一对应的电阻性负反馈电路反馈至该输入端，以使该放大器的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值，其中该反馈信号是相关在该输入信号；以及使用该输出端输出经该增益电路放大后的该输入信号。
10.如权利要求9所述的方法，其中该放大器另包含一开关装置，电连接到一预设的电阻性负反馈电路，该方法另包含有依据不同的增益模式导通或关断该开关装置，以决定该反馈信号是否经由该预设的电阻性负反馈电路反馈至该输入端。
11.如权利要求9所述的方法，其中该放大器另包含多个开关装置，分别电连接到该多个电阻性负反馈电路，每一开关装置是对应在一电阻性负反馈电路，该方法另包含在每一增益模式下导通至少一开关装置，使该反馈信号经由该对应的电阻性负反馈电路反馈至该输入端。
12.如权利要求8所述的方法，其中该多个电阻性负反馈电路是为一电阻和电容连接的电路。
13.如权利要求8所述的方法，其中该放大器是为一低噪声放大器。
14.一种具有固定输入阻抗的差动放大器，其可工作在多个不同的增益模式下，该差动放大器包含有一正向输入端，用来接收一正向输入信号；一负向输入端，用来接收一负向输入信号；一正向放大器电路，电连接到该正向输入端，该正向放大器电路包含有一正向增益电路，用来在不同的增益模式下将一正向输入信号以一对应的增益倍率加以放大；以及多个电阻性正向负反馈电路，用来将该正向放大器电路的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值；以及一负向放大电路，电路在该负向输入端，该负向放大器电路包含有一负向增益电路，用来在不同的增益模式下将一负向输入信号以一对应的增益倍率加以放大；以及多个电阻性负向负反馈电路，用来将该负向放大器电路的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值；一正向输出端，电连接到该正向放大器电路，用来输出经处理后的该正向输入信号；以及一负向输出端，电连接到该负向放大器电路，用来输出经处理后的该负向输入信号。
15.如权利要求14的差动放大器，其中该正向放大器电路及该负向放大器电路具有相同的输入阻抗，且该差动放大器的输入阻抗是为该正向放大器电路及该负向放大器电路的输入阻抗的数学组合。
16.如权利要求14的差动放大器，其中在每一增益模式下，在该正向放大器电路中，一正向反馈信号会经由至少一对应的电阻性正向负反馈电路反馈至该正向输入端，使该正向放大器电路的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值。
17.如权利要求16的差动放大器，其中该正向放大器是电路另包含至少一开关装置，电连接到至少一预设的电阻性正向负反馈电路，用来依据不同的增益模式决定该正向反馈信号是否经由该至少一预设电阻性正向负反馈电路反馈至该正向输入端。
18.如权利要求16的差动放大器，其中在该正向放大器电路中，该多个电阻性正向负反馈电路是为一电阻和电容连接的电路。
19.如权利要求14的差动放大器，其中在每一增益模式下，在该负向放大器电路中，一负向反馈信号会经由至少一对应的电阻性负向负反馈电路反馈至该负向输入端，使该负向放大器电路的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值。
20.如权利要求19的差动放大器，其中该负向放大器电路另包含至少一开关装置，电连接到至少一预设的电阻性负向负反馈电路，用来依据不同的增益模式决定该负向反馈信号是否经由该至少一预设的电阻性负向负反馈电路反馈至该负向输入端。
21.如权利要求19的差动放大器，其中在该负向放大器电路中，该多个电阻性负向负反馈电路是为一电阻和电容连接的电路。
22.如权利要求14的差动放大器，其是为一低噪声差动放大器，可适用在一无线通信系统的接收器之中。
全文摘要
本发明提供一种具有固定输入阻抗的放大器，其可工作在多个不同的增益模式下。该放大器包含有一输入端，用来接收一输入信号；一增益电路，用来在不同的增益模式下将该输入信号以一对应的增益倍率加以放大；多个电阻性负反馈电路，电连接到该输入端及该增益电路，用来将该放大器的输入阻抗在不同的增益模式下保持定值；以及一输出端，用来输出经该增益电路放大后的输入信号。
文档编号H03F1/00GK1567715SQ03141138
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者叶恩祥 申请人:联发科技股份有限公司