专利名称：射频差分到单端转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种射频电路，特别是涉及一种射频差分到单端转换器。
技术背景发射机的最后一级一般是一个功率放大器，它输出一定的功率到天 线，然后发射到空间。目前主流的功率放大器大都采用单端输入形式，而 功率放大器之前的电路通常采用差分形式，以提高抑制噪声能力。因此需 要在功率放大器之前插入一个差分到单端转换器。目前主要使用两种差分到单端转换方法一种是使用巴伦(不平衡变压器)将差分信号合并成单端。其缺点是: 差损大，实现的电路占用较大的面积，不容易在芯片上集成。另一种方法是直接取差分输入中的一路(另外一路悬空，不用)。其缺点是，增益损失6dB，效率低，两路负载特性不均衡。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种射频差分到单端转换器，工 作频率范围宽、功率损耗小、效率高、差分两路负载均衡、线性度好、易 于在芯片上集成。为解决上述技术问题，本发明的射频差分到单端转换器所采用的第一 种技术方案是由并联的N型射频差分到单端转换器和P型射频差分到单 端转换器组成，连接在电源与地线之间； 所述N型转换器和P型转换器的输出分别通过电容Cl和C2交流耦合 到输出端Vo;输入共用，即N型转换器的晶体管M1和P型转换器的晶体 管M4使用同一输入端Vi+， N型转换器的晶体管M2和P型转换器的晶体 管M3使用同一输入端Vi-;组成推挽型射频差分到单端转换器。本发明的射频差分到单端转换器所采用的第二种技术方案是:其包括 两个N型晶体管Ml和M2，晶体管Ml的源极与M2的漏极互连作为输出端 Vo，晶体管M1的漏极接电源，晶体管M2的源极接地线，差分输入信号正 端Vi+通过交流耦合输入到晶体管Ml的栅极，差分输入信号负端Vi-通过 交流耦合输入到晶体管M2的栅极；组成N型射频差分到单端转换器。本发明的射频差分到单端转换器所采用的第三种技术方案是:其包括 两个P型晶体管M3和M4，晶体管M3的漏极与M4的源极互连作为输出端 Vo，晶体管M3的源极接电源，晶体管M4的漏极接地线，差分输入信号正 端Vi+通过交流耦合输入到晶体管M4的栅极，差分输入信号负端Vi-通过 交流耦合输入到晶体管M3的栅极；组成P型射频差分到单端转换器。采用本发明的射频差分到单端转换器，可以使信号的工作频率范围 宽、功率损耗小、效率高、差分两路负载均衡、线性度好；并具有易于在 芯片上集成的优点。由于存在源极跟随器，输出阻抗低，带宽大，可以使信号的工作频率 范围宽。而巴伦的工作范围往往是窄通带。功率损耗小、效率高。由于存在共源放大器，本身具有功率放大的作 用，并且源极跟随器与共源放大器共享电流，提高了效率。而巴伦往往存 在2-3dB的功率衰减，直接取一路更有6dB的功率衰减。 差分两路负载均衡。通过晶体管的尺寸匹配，差分两路负载可以达到 较好的均衡。而直接取一路则使两路负载失衡，降低了对共模噪声的抑制 能力。线性度好。由于推挽特性，给输出电压提供了较大的摆幅空间，使其 具有良好的线性度。易于在芯片上集成。本发明仅使用晶体管和电容，在芯片上集成仅占 用很小的面积；而在芯片上集成巴伦， 一方面会占用很大的面积，另一方 面巴伦的差损会很大，效率低。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明 图1是本发明的N型射频差分到单端转换器的电路图； 图2是本发明的P型射频差分到单端转换器的电路图； 图3是本发明的推挽型射频差分到单端转换器的电路图 图4是本发明在图3基础上改进的推挽型射频差分到单端转换器的 电路图。
具体实施方式
参见图1，本发明的N型射频差分到单端转换器包括两个N型晶体管 M1和M2，晶体管M1的源极与晶体管M2的漏极互连作为输出端Vo，晶体 管M1的漏极接电源，晶体管M2的源极接地线，差分输入信号正端Vi+通 过交流耦合(图中省略了直流偏置电路)输入到晶体管M1的栅极，差分 输入信号负端Vi-通过交流耦合输入到晶体管M2的栅极。晶体管Ml构成源极跟随器，输出端Vo同向跟随输入Vi+。晶体管M2
构成共源放大器，将输入Vi-反向放大。由于Vi+和Vi-是反向的，那么源极跟随器和共源放大器的输出是同向的，两者可以直接合并，完成差分 到单端的转换功能。共源放大器使得转换器具有一定增益。源极跟随器具有较小的输出阻 抗，因此转换器具有较宽的工作频率范围。通过晶体管的尺寸匹配，差分 两路负载可以达到较好的均衡。除此之外，该转换器还具有效率高、线性 度好、易于在芯片上集成等优点。图2是本发明的P型射频差分到单端转换器的电路图。它包括两个P 型晶体管M3和M4，晶体管Ml的漏极与晶体管M2的源极互连作为输出端 Vo，晶体管M3的源极接电源，晶体管M4的漏极接地线，差分输入信号正 端Vi+通过交流耦合(图中省略了直流偏置电路)输入到晶体管M4的栅 极，差分输入信号负端Vi-通过交流耦合输入到晶体管M3的栅极。与图1所示的电路相对应，晶体管M4构成源极跟随器，晶体管M3 构成共源放大器。在图l、 2的基础上可以组成推挽型射频差分到单端转换器。参见图 3，它由并联的N型射频差分到单端转换器和P型射频差分到单端转换器 组成，连接在电源与地线之间。所述N型转换器和P型转换器的输出分别通过电容Cl和C2交流耦合 到输出端Vo;输入共用，即N型转换器的晶体管M1和P型转换器的晶体 管M4使用同一输入端Vi+， N型转换器的晶体管M2和P型转换器的晶体 管M3使用同一输入端Vi-。晶体管Ml和M4分别构成源极跟随器，分别通过交流耦合电容(C1和 C2)耦合到输出端Vo，输出端Vo同向跟随输入Vi+。晶体管M2和M3分别 构成共源放大器，分别通过交流耦合电容(C1和C2)耦合到输出端Vo，将 输入Vi-反向放大。由于Vi+和Vi-是反向的，那么源极跟随器和共源放 大器的输出是同向的，两者可以直接合并，完成差分到单端的转换功能。如图4所示，在图3的基础上对所述的推挽型射频差分到单端转换器 进一步改进，增加一个P型晶体管M5和一个N型晶体管M6;所述P型晶 体管M5的源极接电源，栅极与所述P型转换器的晶体管M3的栅极互连， 漏极与接N型转换器的输出连接；N型晶体管M6的源极接地线，栅极与N 型转换器的晶体管M2的栅极互连，漏极接与P型转换器的输出连接。晶体管Ml和M4分别构成源极跟随器，分别通过交流耦合电容(C1和 C2)耦合到输出端Vo，输出端Vo同向跟随输入Vi+。晶体管M2、 M3、 M5 和M6分别构成共源放大器，分别通过交流耦合电容(C1和C2)耦合到输出 端Vo，将输入Vi-反向放大。由于Vi+和Vi-是反向的，那么源极跟随器和 共源放大器的输出是同向的，两者可以直接合并，完成差分到单端的转换 功能。
权利要求
1、一种射频差分到单端转换器，其特征在于由并联的N型射频差分到单端转换器和P型射频差分到单端转换器组成，连接在电源与地线之间；所述N型转换器和P型转换器的输出分别通过电容C1和C2交流耦合到输出端Vo；输入共用，即N型转换器的晶体管M1和P型转换器的晶体管M4使用同一输入端Vi+，N型转换器的晶体管M2和P型转换器的晶体管M3使用同一输入端Vi-；组成推挽型射频差分到单端转换器。
2、 如权利要求1所述的射频差分到单端转换器，其特征在于所述 N型射频差分到单端转换器包括两个N型晶体管Ml和M2，晶体管Ml的源 极与M2的漏极互连作为输出端Vo，晶体管M1的漏极接电源，晶体管M2 的源极接地线，差分输入信号正端Vi+通过交流耦合输入到晶体管Ml的 栅极，差分输入信号负端Vi-通过交流耦合输入到晶体管M2的栅极。
3、 如权利要求1所述的射频差分到单端转换器，其特征在于所述 P型射频差分到单端转换器包括两个P型晶体管M3和M4，晶体管M3的漏 极与M4的源极互连作为输出端Vo，晶体管M3的源极接电源，晶体管M4 的漏极接地，差分输入信号正端Vi+通过交流耦合输入到晶体管M4的栅 极，差分输入信号负端Vi-通过交流耦合输入到晶体管M3的栅极。
4、 如权利要求1至3中任何一项所述的射频差分到单端转换器，其 特征在于还包括一个P型晶体管M5和一个N型晶体管M6;所述P型晶 体管M5的源极接电源，栅极与所述P型转换器的晶体管M3的栅极互连， 漏极与接N型转换器的输出连接；N型晶体管M6的源极接地线，栅极与N 型转换器的晶体管M2的栅极互连，漏极接与P型转换器的输出连接。
5、 一种射频差分到单端转换器，其特征在于包括两个N型晶体管 Ml和M2，晶体管Ml的源极与M2的漏极互连作为输出端Vo,晶体管Ml 的漏极接电源，晶体管M2的源极接地线，差分输入信号正端Vi+通过交 流耦合输入到晶体管Ml的栅极，差分输入信号负端Vi-通过交流耦合输 入到晶体管M2的栅极；组成N型射频差分到单端转换器。
6、 一种射频差分到单端转换器，其特征在于包括两个P型晶体管 M3和M4，晶体管M3的漏极与M4的源极互连作为输出端Vo，晶体管M3 的源极接电源，晶体管M4的漏极接地线，差分输入信号正端Vi+通过交 流耦合输入到晶体管M4的栅极，差分输入信号负端Vi-通过交流耦合输 入到晶体管M3的栅极；组成P型射频差分到单端转换器。
全文摘要
本发明公开了一种射频差分到单端转换器，该转换器的基本型式分为N型和P型两种，分别用N型晶体管和P型晶体管实现。N型和P型转换器结合，构成推挽型射频差分到单端转换器；其中，所述N型转换器和P型转换器的输出分别通过电容C1和C2交流耦合到输出端Vo；输入共用，即N型转换器的晶体管M1和P型转换器的晶体管M4使用同一输入端Vi+，N型转换器的晶体管M2和P型转换器的晶体管M3使用同一输入端Vi-；组成推挽型射频差分到单端转换器。本发明工作频率范围宽，能够提供额外增益，效率高，差分两路负载均衡，线性度好，易于在芯片上集成。
文档编号H03F3/20GK101154925SQ20061011655
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者胡海星, 魏述然 申请人:锐迪科微电子(上海)有限公司