专利名称：可减低直流偏压的放大系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放大器的技术领域，尤指一种收送装置中降低基频输出端直流偏压的放大系统。
背景技术：
零中频接收装置(Zero-IF receiver)又称做直接转换(direct conversionreceiver)接收装置，其是将射频信号直接转换至基频频带。因为有高整合度，低成本等优点，近年来广为射频收送装置(RF transceiver)所采用，甚至手机芯片也开始采用零中频接收装置。在零中频接收装置中，本地震荡器(localoscillator)的震荡信号(LO)会泄漏至接收混和器的输入端口，而与射频信号混和。在接收混和器进行降频转换时，泄漏的震荡信号会与本地震荡信号(LO)形成自身混和(self-mixing)，而导致输出的基频信号含有直流偏压(DC offset)，而降低整个接收装置的效能。
针对基频信号含有直流偏压的问题，于美国第USP6,697,611号专利案公告中，使用一低通滤波器隔离一输入信号的直流偏压成分，然后系统再由输入信号减去直流偏压，而降低信号中的直流偏压。如图1所示，其将输入信号经由一低通滤波器16获得直流偏压，放大器2的输出是交互耦合至放大器1的输出，且由于放大器1及放大器2的增益相同，故于第一及第二差动输出线24、26处可降低直流偏压。然而，输入信号经由第一及第二输入差动线20、22传送至放大器1。放大器1为一差动放大器，其失真的问题可由图2予以说明。由图2所示，当输入差动电压Vip、Vin存在一正偏压电压时，晶体管Tr1的偏压电流(bias current)大于晶体管Tr2的偏压电流，故晶体管Tr1的互导(transconductance)高于晶体管Tr2的互导。此使得Vip至Von的绝对增益高于Vin至Vop的绝对增益，而产生放大器失真的问题，同时容易引起线性度变差。因此，公知收送装置的放大器仍有诸多缺失而有予以改进的必要。
发明内容
本发明的目的是在提供一种可减低直流偏压的放大系统，以避免公知技术因正负端直流偏压不同所产生放大器失真的问题，同时避免线性度变差的问题。
依据本发明的一特色，是提出一种可减低直流偏压的放大系统，该系统主要包含第一及第二差动输入端、第一及第二差动输出端、一第一低通滤波器、一第一放大装置、一第二低通滤波器及一第二放大装置。该第一及第二差动输入端，用以接收一第一输入信号及一第二输入信号；该第一低通滤波器耦合至该第一差动输入端，该第一低通滤波器将该第一输入信号滤波，以产生一第一滤波信号；该第一放大装置耦合至该第一差动输入端及该第一低通滤波器及该第一及第二差动输出端，以放大该第一输入信号及该第一滤波信号，以在该第一及第二差动输出端产生一第一放大信号；该第二低通滤波器耦合至该第二差动输入端，该第二低通滤波器将该第二输入信号滤波，以产生一第二滤波信号；该第二放大装置耦合至该第二差动输入端及该第二低通滤波器及该第一及第二差动输出端，以放大该第二输入信号及该第二滤波信号，以在该第一及第二差动输出端产生一第二放大信号，该第二放大装置连接至该第一及第二差动输出端以致该第一放大信号及该第二放大信号在该第一及第二差动输出端相耦合。
由于本发明设计新颖，能提供产业上利用，且确有增进功效，故依法申请发明专利。
图1是公知个人计算机系统的架构图。
图2是一公知差动放大器产生失真的示意图。
图3是本发明的可减低直流偏压的放大系统的方块图。
图4是显示本发明一接收系统的方块图。
图5是本发明的可减低直流偏压的放大系统的详细电路图。
符号说明第一输入差动线 20第二输入差动线 22
第一差动输出线 24第二差动输出线 26放大器1 12放大器2 14低通滤波器 16自动增益控制器(AGC) 18第一差动输入端 310 第二差动输入端 312第一低通滤波器 320 第一滤波信号321第二低通滤波器 322 第二滤波信号323第一放大装置330 第一放大信号331第二放大装置332 第二放大信号333第一差动输出端 340 第二差动输出端 342射频天线410 低噪声放大器420混和器 430 本地震荡器 440基频放大装置450 后续处理装置460具体实施方式
图3是本发明的可减低直流偏压的放大系统300的方块图，其主要包含一第一差动输入端310、一第二差动输入端312、一第一差动输出端340、一第二差动输出端342、一第一低通滤波器320、一第一放大装置330、一第二低通滤波器322及一第二放大装置332。
第一及第二差动输入端310、312分别接收一第一输入信号Vip及第二输入信号Vin，该第一输入信号Vip及第二输入信号Vin是为具有直流偏压(DC offset)的模拟信号，且为一对差动输入信号。第一低通滤波器320耦合至该第一差动输入端310，并将该第一输入信号Vip滤波，以产生一第一滤波信号321。第一低通滤波器320将第一输入信号Vip的高频成分滤除，故第一滤波信号321为第一输入信号Vip的直流成分(DC component)。第一放大装置330耦合至该第一差动输入端310及该第一低通滤波器320及该第一及第二差动输出端340、342，以放大第一输入信号Vip及该第一滤波信号321，以在该第一及第二差动输出端340、342产生一第一放大信号331，其中，第一放大信号331为一具有直流偏压的模拟信号。
第二低通滤波器322耦合至该第二差动输入端312，并将该第二输入信号Vin滤波，以产生一第二滤波信号323。第一低通滤波器320及第二低通滤波器322将直流附近频带外的信号滤除，故第一低通滤波器320输出第一输入信号Vip的直流成分，第二低通滤波器322输出第二输入信号Vin的直流成分。也即，第一滤波信号321为第一输入信号Vip的直流成分，第二滤波信号323为第二输入信号Vin的直流成分。
第二放大装置332耦合至该第二差动输入端312及该第二低通滤波器322及该第一及第二差动输出端340、342，以放大该第二输入信号Vin及该第二滤波信号323，以在该第一及第二差动输出端340、342产生一第二放大信号333，其中，第二放大信号333为一具有直流偏压的模拟信号。该第二放大装置332连接至该第一及第二差动输出端340、342，以致该第一放大信号331及该第二放大信号333在第一及第二差动输出端340、342相耦合。
该第一与第二放大装置330、332是互相匹配，且该第一与第二放大装置330、332具有相同的增益特性。该第一与第二放大装置330、332分别具有第一及第二差动输出端，该第二放大装置的第一及第二差动输出端是交互耦合至该第一放大装置的第一及第二差动输出端。
第一及第二差动输出端340、342的输出信号分别为Vop、Von，其可分别表示为Vop＝[Vip(DC)+Vip(AC)]*A1+Vin(DC)*A2(1)Von＝[Vin(DC)+Vin(AC)]*A2+Vip(DC)*A1(2)，其中，A1及A2分别为第一及第二放大装置(330、332)的增益。当A1＝A2＝A时，第一及第二差动输出端340、342的差动电压(Vop-Von)为Vop-Von＝[Vip(DC)+Vip(AC)]*A+Vin(DC)*A-[Vin(DC)+Vin(AC)]*A-Vip(DC)*A＝[Vip(AC)-Vin(AC)]*A(3)。
由公式(3)可知，本发明的可减低直流偏压的放大系统300的输出端差动电压只与输入端差动电压的交流成分有关。故不论输入端差动电压的直流成分为何，该放大系统300可有效地将输入差动信号中的直流成分滤除。
图4是显示本发明一接收系统的方块图，其包含一射频天线410、一低噪声放大器(low noise amplifier、LNA)420、一混和器430、一本地震荡器(LO)440、一基频放大装置450及一后续处理装置460。基频放大装置450是使用图2中的放大系统300，故即使基频信号含有直流偏压(DC offset)，该放大系统300可有效地将基频信号中的直流成分滤除。
图5是本发明的可减低直流偏压的放大系统300的详细电路图，其中，该第一低通滤波器320由一第一电阻R1及一第一电容C1组成，该第一电阻R1的一端连接至第一差动输入端310，其另一端连接至一晶体管M2的栅极及该第一电容C1的一端，该第一电容C1的另一端连接至地。该第一电阻R1可为一切换电阻槽(switch resistor bank)，该第一电容C1可为一切换电容槽(switch capacitorbank)。
第一放大装置330由NMOS晶体管M1及M2组成，晶体管M1的漏极连接至第一差动输出端340，其栅极接至第一差动输入端310，其源极接至晶体管M2的源极及晶体管M5的漏极，晶体管M5为一电流镜。晶体管M2的漏极连接至第二差动输出端342。
第二低通滤波器322由一第二电阻R2及一第二电容C2组成。第二电阻R2的一端连接至第二差动输入端312，其另一端连接至一晶体管M3的栅极及该第二电容C2的一端，该第二电容C2的另一端连接至地。第二电阻R2可为一切换电阻槽(switch resistor bank)。第二电容C2可为一切换电容槽(switch capacitorbank)。
第二放大装置332由NMOS晶体管M3及M4组成，晶体管M3的漏极连接至第一差动输出端340，其源极接至晶体管M4的源极及晶体管M6的漏极，晶体管M6为一电流镜。晶体管M4的漏极连接至第二差动输出端342，其栅极接至第二差动输入端312。
由上述说明可知，公知技术中由于放大器1的正负端直流偏压不同，造成放大器1正负端放大倍率不同，而产生放大器失真的问题，同时容易引起线性度变差。而本发明使用第一放大装置330及第二放大装置332分别处理第一差动输入端310及第二差动输入端312的直流偏压，以达成降低基频输出端直流偏压的目的，相较于公知技术本发明具有容易于整合及低成本等优点。同时，也可避免因正负端直流偏压不同所产生放大器失真的问题。
上述较佳具体实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的保护范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种可减低直流偏压的放大系统，其特征在于，该系统主要包含第一及第二差动输入端，用以接收一第一输入信号及一第二输入信号；第一及第二差动输出端；一第一低通滤波器，耦合至该第一差动输入端，该第一低通滤波器将该第一输入信号滤波，以产生一第一滤波信号；一第一放大装置，耦合至该第一差动输入端及该第一低通滤波器及该第一及第二差动输出端，以放大该第一输入信号及该第一滤波信号，以在该第一及第二差动输出端产生一第一放大信号；一第二低通滤波器，耦合至该第二差动输入端，该第二低通滤波器将该第二输入信号滤波，以产生一第二滤波信号；一第二放大装置，耦合至该第二差动输入端及该第二低通滤波器及该第一及第二差动输出端，以放大该第二输入信号及该第二滤波信号，以在该第一及第二差动输出端产生一第二放大信号，该第二放大装置连接至该第一及第二差动输出端以致该第一放大信号及该第二放大信号在该第一及第二差动输出端相耦合。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该第一低通滤波器及该第二低通滤波器将一直流附近频带外的信号滤除。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该第一低通滤波器由一第一电阻及一第一电容组成。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，该第一电阻的一端连接至该第一差动输入端，其另一端连接至该第一放大装置及该第一电容的一端，该第一电容的另一端连接至地。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，该第一电阻可为一切换电阻槽。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，该第一电容可为一切换电容槽。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该第二低通滤波器由一第二电阻及一第二电容组成。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，该第二电阻的一端连接至该第二差动输入端，其另一端连接至该第二放大装置及该第二电容的一端，该第二电容的另一端连接至地。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该第二电阻可为一切换电阻槽。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该第二电容可为一切换电容槽。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该第一与第二放大装置是互相匹配。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该第一与第二放大装置具有相同的增益特性。
13.如权利要求1所述的接收系统，其特征在于，该第一与第二放大装置分别具有第一及第二差动输出端，该第二放大装置的第一及第二差动输出端是交互耦合至该第一放大装置的第一及第二差动输出端。
全文摘要
本发明提出一种可减低直流偏压的放大系统，该系统主要包含第一及第二差动输出端、第一及第二低通滤波器及第一及第二放大装置。第一低通滤波器将一第一输入信号滤波，以产生一第一滤波信号。第一放大装置放大第一输入信号及第一滤波信号，以产生一第一放大信号。第二低通滤波器将一第二输入信号滤波，以产生一第二滤波信号。第二放大装置放大第二输入信号及第二滤波信号，以产生一第二放大信号。系统在第一及第二差动输出端处，将第一放大信号及第二放大信号耦合，以降低在第一及第二差动输出端输出的差动电压的直流偏压。
文档编号H04B1/10GK1838528SQ20051005646
公开日2006年9月27日 申请日期2005年3月22日 优先权日2005年3月22日
发明者王耀祺, 张英堂 申请人:凌阳科技股份有限公司