专利名称：高频带宽放大电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路领域，更具体地涉及一种高频带宽放大电路。
背景技术：
在各种信号接收机(射频通信、光纤通信、高速串行通信)中，需要对接收到的微弱信号进一步放大，以便后续电路对该信号的处理。随着信号频率越来越来高，信号在介质传输过程中的损失也越来越大。众所周知地，信号的频率越高需要的放大电路的带宽越宽，信号的损失越高需要放大电路的增益越大；综合这两方面使得对放大器的增益带宽积的需求要求越来越高。在现有的高频带宽放大电路中，在使用传统结构拓扑不变的基础上，要获得更高的增益带宽积则需要更高的电流以及功耗，且增益带宽积与工作电流的平方成正比，这种 方法需要提供较大的电流，同时也需要较大的功耗，从而使得这种方法越来越失去吸引力；另外，可使用小尺寸的放大器，使放大器的寄生电容减小，以减小对带宽的影响，但是小尺寸的放大器的电流驱动能力也很弱，使得放大器不能满足工作要求。。随着高频带宽放大电路对增益带宽积的需求进一步增加，由于传统拓扑结构的限制，即使将电流再增大也无法使增益带宽积有效地增大，从而使高频带宽放大电路对增益带宽积的提高陷入工艺瓶颈。因此，有必要提供一种改进的高频带宽放大电路以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种高频带宽放大电路，该高频带宽放大电路具有更高的增益带宽积，更小的功耗，且推挽放大器结构简单，寄生电容小，噪声低。为实现上述目的，本明提供一种高频带宽放大电路，其包括推挽放大器、反馈电阻、第一有源电感及第二有源电感，所述推挽放大器的输入端与外部输入端连接，所述推挽放大器的输出端与输出端口连接，所述反馈电阻的两端分别与外部输入端及输出端口连接，所述第一有源电感一端连接外部电源，另一端与输出端口连接，所述第二有源电感一端接地，另一端与输出端口连接。较佳地，所述推挽放大器包括第一场效应管与第二场效应管，所述第一场效应管的栅极与第二场效应管的栅极与外部输入端连接，所述第一场效应管的源极与外部电源连接，所述第二场效应管的源极接地，所述第一场效应管的漏极与第二场效应管的漏极均与输出端口连接。较佳地，所述第一有源电感包括第一电阻与第三场效应管，所述第三场效应管的漏极与外部电源连接，其源极与输出端口连接，所述第一电阻的两端分别与第三场效应管的栅极与漏极连接。较佳地，所述第二有源电感包括第二电阻与第四场效应管，所述第四场效应管的漏极与输出端口连接，其源极接地，所述第二电阻的两端分别与第四场效应管的栅极与源极连接。
与现有技术相比，本发明的高频带宽放大电路由于在推挽放大器的输出端还分别连接有第一有源电感与第二有源电感，且所述第一有源电感的一端连接外部电源，所述第二有源电感的一端接地，使得所述第一电感与第二电感配合提供一额外零点可抵消推挽放大器输出端的极点，扩展输出信号的带宽，提高输出信号的增益带宽积；并且两所述有源电感的配合使高频带宽放大电路中“输出-电源”与“输出-地”成对出现，使得所述推挽放大器的输出工作点确定，避免了推挽放大器输出工作点浮动的问题，且可以提供更加平衡的输出驱动。通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
图I为本发明高频带宽放大电路的原理图。
具体实施方式
·现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种高频带宽放大电路，该高频带宽放大电路具有更高的增益带宽积，更小的功耗，且主运放结构简单，寄生电容小，噪声低。请参考图1，本发明的高频带宽放大电路包括推挽放大器、反馈电阻Rf、第一有源电感及第二有源电感；所述推挽放大器的输入端与外部输入端IN连接，其输出端与输出端口 OUT连接，所述推挽放大器对外部输入端IN输入的高频信号进行放大，以使输出的高频信号的增益及带宽均增大；所述反馈电阻Rf的两端分别与外部输入端IN及输出端口 OUT连接，所述反馈电阻Rf为所述推挽放大器提供负反馈，以进一步增加所述推挽放大器输出信号的增益与带宽；所述第一有源电感一端连接外部电源VDD，另一端与输出端口 OUT连接，所述第二有源电感一端接地，另一端与输出端口 OUT连接，所述第一有源电感与第二有源电感配合以抵消所述推挽放大器寄生电容对放大后的高频信号的带宽的影响。具体地，所述推挽放大器包括第一场效应管Ml与第二场效应管M2，所述第一场效应管Ml的栅极与第二场效应管M2的栅极与外部输入端IN连接，所述第一场效应管Ml的源极与外部电源VDD连接，所述第二场效应管M2的源极接地，所述第一场效应管Ml的漏极与第二场效应管M2的漏极均与输出端口 OUT连接，从而所述推挽放大器将外部输入端IN输入的高频信号经放大后由输出端口 OUT输出；其中，在所述推挽放大器对输入的高频信号进行放大的过程中，由于所述第一场效应管Ml与第二场效应管M2的寄生电容的存在，使得高频信号在其传输通路上引入一个极点，高频信号传输函数在该极点处以20db/10倍频程下降，从而使得高频信号传递函数带宽降低；可理解地，放大器(也即是所述推挽放大器)仅对带宽以内的高频信号有放大作用，带宽越低放大器对高频信号放大作用越弱，因此所述推挽放大器上的寄生电容会在一定程度上削弱输出的高频信号的带宽；所述反馈电阻Rf跨接于所述推挽放大器的输入端与输出端，所述反馈电阻Rf构成所述推挽放大器的负反馈，该负反馈降低了推挽放大器作为前级的负载电阻，同时也降低本级的输出负载电阻，扩展了高频信号输出后的工作带宽，并且使得运放增益在各种工艺条件下相对恒定；另外，所述反馈电阻Rf可实现推挽放大器对电压的取样及电流求和(即对电流进行放大)，使得整个高频带宽放大电路结构简单，功耗小。所述第一有源电感包括第一电阻Rl与第三场效应管M3，所述第三场效应管M3的漏极与外部电源VDD连接，其源极与输出端口 OUT连接，所述第一电阻Rl的两端分别与第三场效应管M3的栅极与漏极连接，从而所述第一有源电感构成一跨接于输出端口 OUT和外部电源VDD之间的有源电感；所述第二有源电感括第二电阻R2与第四场效应管M4，所述第四场效应管M4的漏极与输出端口 OUT连接，其源极接地，所述第二电阻R2的两端分别与第四场效应管M4的栅极与源极连接，从而所述第二有源电感构成一跨接于输出端口 OUT和地之间的有源电感；从而所述第一有源电感与所述第二有源电感配合可提供一额外零点，高频信号传输函数在零点处以20db/10倍频程上升，恰好补偿了放大器的寄生电容在该处产生的极点，两所述有源电感在保持大增益的同时扩展了带宽，增加了增益带宽积；其中，所述极点及零点的产生及对高频信号的具体影响，均为本领域技术人员所熟知，在此不再详细描述；由于所述推挽放大器的固有特性，所述推挽放大器的输出为漏端输出 (见图1)，使得输出的工作点不确定，在本发明中，由于两有源电感在本电路中“输出-电源”与“输出-地”成对出现，使得所述推挽放大器的输出工作点确定，避免了推挽放大器输出工作点浮动的问题，且可以提供更加平衡的输出驱动。在本发明的实际应用中，所述第一有源电感与第二有源电感的选择将根据所述推挽放大器的具体参数而决定，以有效地抵消所述推挽放大器的寄生电容对高频信号带宽的影响。以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
权利要求
1.一种高频带宽放大电路，其特征在于，包括推挽放大器、反馈电阻、第一有源电感及第二有源电感，所述推挽放大器的输入端与外部输入端连接，所述推挽放大器的输出端与输出端口连接，所述反馈电阻的两端分别与外部输入端及输出端口连接，所述第一有源电感一端连接外部电源，另一端与输出端口连接，所述第二有源电感一端接地，另一端与输出端口连接。
2.如权利要求I所述的高频带宽放大电路，其特征在于，所述推挽放大器包括第一场效应管与第二场效应管，所述第一场效应管的栅极与第二场效应管的栅极与外部输入端连接，所述第一场效应管的源极与外部电源连接，所述第二场效应管的源极接地，所述第一场效应管的漏极与第二场效应管的漏极均与输出端口连接。
3.如权利要求2所述的高频带宽放大电路，其特征在于，所述第一有源电感包括第一电阻与第三场效应管，所述第三场效应管的漏极与外部电源连接，其源极与输出端口连接，所述第一电阻的两端分别与第三场效应管的栅极与漏极连接。
4.如权利要求2所述的高频带宽放大电路，其特征在于，所述第二有源电感包括第二电阻与第四场效应管，所述第四场效应管的漏极与输出端口连接，其源极接地，所述第二电阻的两端分别与第四场效应管的栅极与源极连接。
全文摘要
本发明公开了一种高频带宽放大电路，其包括推挽放大器、反馈电阻、第一有源电感及第二有源电感，所述推挽放大器的输入端与外部输入端连接，所述推挽放大器的输出端与输出端口连接，所述反馈电阻的两端分别与外部输入端及输出端口连接，所述第一有源电感一端连接外部电源，另一端与输出端口连接，所述第二有源电感一端接地，另一端与输出端口连接。本发明的高频带宽放大电路具有更高的增益带宽积，更小的功耗，且推挽放大器结构简单，寄生电容小，噪声低。
文档编号H03F3/45GK102882476SQ20121041049
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者张子澈, 武国胜 申请人:四川和芯微电子股份有限公司