具有偏置稳定的单端放大器的制作方法

背景技术：

1、本申请要求于2021年9月27日提交的题为“single-ended amplifier with biasstabilization(具有偏置稳定的单端放大器)”的美国临时专利申请no.63/248,751的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。

2、背景技术

3、放大器是被设计成增加输入信号的功率电平的电子电路或装置。放大器通常被设计成在至少某一频率范围或带宽上具有线性增益。除其他特性外，放大器可以根据其输出与其输入的性质来定义。作为一个示例，增益可以被定义为放大器的输出信号和输入信号的幅度之间的比率，并且增益可以是无单位的并且以分贝表示。放大器通常被设计成在一定的操作频率范围或带宽上具有线性增益，尽管放大器也可以被设计成根据应用实现一系列不同的性能特性。放大器的其他特性可以根据其他输入和输出特性、小信号参数、散射参数和其他操作特性来定义。

4、晶体管通常用作放大器或放大器电路的一部分。晶体管(诸如双极结型晶体管(bipolar junction transistor，bjt))可以基于晶体管的哪个端子对于晶体管的输入和输出二者是公共的而被配置为某种类型或类别的放大器。在双极结型晶体管的情况下，放大器类别包括共发射极、共基极和共集电极。对于场效应晶体管(fet)，放大器类别包括共源极、共栅极和共漏极。

技术实现思路

1、本文描述了具有偏置稳定的放大器。在一个示例中，放大器包括：输出放大器级，具有输入端子；偏置支路，具有耦合到输入端子的偏置节点；以及偏置反馈网络，耦合在输出放大器级的输入端子与偏置支路之间。在一个示例中，偏置反馈网络可以包括差分放大器、旁路级和参考电压发生器。差分放大器可以基于输出放大器级的基极端子处的偏置电压与由参考电压发生器生成的电压参考之间的差来生成偏置控制信号。偏置反馈网络生成偏置控制信号，并基于反馈来控制偏置电压，以在工艺、温度、增益和其他变化中保持偏置电压恒定，从而实现放大器的一致性能。

2、在实施例的一个方面，偏置支路包括第一偏置晶体管和第二偏置晶体管。第一偏置晶体管包括耦合到信源电压的集电极、耦合到第二偏置晶体管的发射极、以及耦合到放大器的输入的基极。第二偏置晶体管包括耦合到第一偏置晶体管的集电极、耦合到地的发射极、以及耦合到来自偏置反馈网络的偏置控制信号的基极。在其他方面，偏置支路还包括压降电阻器，所述压降电阻器串联耦合在第一偏置晶体管的发射极与第二偏置晶体管的集电极之间。偏置支路的偏置节点被定位在压降电阻器与第二偏置晶体管的集电极之间。

3、在实施例的其他方面，偏置反馈网络包括差分放大器、旁路级和参考电压发生器。差分放大器的第一输入耦合到输出放大器级的输入端子，并且差分放大器的第二输入耦合到参考电压发生器的输出。差分放大器基于差分放大器的第一输入与第二输入之间的差生成偏置控制信号。偏置控制信号作为输入耦合到偏置支路。偏置控制信号控制偏置支路中的偏置节点处的电位，该偏置节点耦合到输出放大器级的输入端子。

4、在其他方面，差分放大器的操作带宽小于输出放大器级的操作带宽。输出放大器级可以实施为双极结型晶体管。输出放大器级还可以实施为基极偏置双极结型晶体管。在一个示例中，基极偏置双极结型晶体管可以被实施为硅锗(sige)双极结型晶体管，但是输出放大器级可以依赖于其他类型的晶体管放大器。

5、在另一示例中，具有偏置稳定的放大器包括单端输出晶体管级，其在晶体管级的基极处具有输入端子，其中晶体管级是基极偏置的。放大器还包括偏置支路，该偏置支路具有用于放大器的输入和耦合到输出晶体管级的输入端子的偏置节点。放大器还包括耦合在输出晶体管级的输入端子与偏置支路之间的偏置反馈网络。

6、在实施例的一个方面，偏置支路包括共集电极输入晶体管和共发射极偏置晶体管。偏置支路还包括压降电阻器，所述压降电阻器串联耦合在共集电极输入晶体管的发射极与共发射极偏置晶体管的集电极之间。偏置支路的偏置节点被定位在压降电阻器与共发射极偏置晶体管的集电极之间。

7、在实施例的其他方面，偏置反馈网络包括差分放大器和参考电压发生器。差分放大器基于输出晶体管级的输入端子与参考电压发生器之间的差来生成偏置控制信号，并且偏置控制信号耦合到偏置支路的偏置节点。

8、在另一示例中，具有偏置稳定的放大器包括：单端输出晶体管级；偏置支路，包括用于放大器的输入和耦合到输出晶体管级的输入端子的偏置节点；以及偏置反馈网络，耦合在输出晶体管级的输入端子与偏置支路之间。偏置支路包括：共发射极输入晶体管和共集电极偏置晶体管；以及压降电阻器，串联耦合在共发射极输入晶体管的发射极与共集电极偏置晶体管的集电极之间。偏置支路的偏置节点被定位在压降电阻器与共集电极偏置晶体管的集电极之间。

9、在实施例的各方面中，偏置反馈网络包括差分放大器和参考电压发生器，差分放大器基于输出晶体管级的输入端子与参考电压发生器之间的差来生成偏置控制信号，并且偏置控制信号耦合到偏置支路的偏置节点。

技术特征：

1.一种具有偏置稳定的放大器，包括：

2.根据权利要求1所述的放大器，其中，所述偏置支路包括第一偏置晶体管和第二偏置晶体管。

3.根据权利要求2所述的放大器，其中：

4.根据权利要求3所述的放大器，其中，所述偏置支路还包括压降电阻器，所述压降电阻器串联耦合在所述第一偏置晶体管的所述发射极与所述第二偏置晶体管的所述集电极之间。

5.根据权利要求4所述的放大器，其中，所述偏置支路的所述偏置节点被定位在所述压降电阻器与所述第二偏置晶体管的所述集电极之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的放大器，其中，所述偏置反馈网络包括差分放大器、旁路级和参考电压发生器。

7.根据权利要求6所述的放大器，其中：

8.根据权利要求7所述的放大器，其中，所述偏置控制信号作为输入耦合到所述偏置支路。

9.根据权利要求7所述的放大器，其中，所述偏置控制信号控制所述偏置支路中的所述偏置节点处的电位，所述偏置节点耦合到所述输出放大器级的所述输入端子。

10.根据权利要求7所述的放大器，其中，所述差分放大器的操作带宽小于所述输出放大器级的操作带宽。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的放大器，其中，所述输出放大器级包括双极结型晶体管。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的放大器，其中，所述输出放大器级包括基极偏置双极结型晶体管。

13.一种具有偏置稳定的放大器，包括：

14.根据权利要求13所述的放大器，其中，所述偏置支路包括共集电极输入晶体管和共发射极偏置晶体管。

15.根据权利要求14所述的放大器，其中，所述偏置支路还包括压降电阻器，所述压降电阻器串联耦合在所述共集电极输入晶体管的发射极与所述共发射极偏置晶体管的集电极之间。

16.根据权利要求15所述的放大器，其中，所述偏置支路的所述偏置节点被定位在所述压降电阻器与所述共发射极偏置晶体管的所述集电极之间。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的放大器，其中：

18.一种具有偏置稳定的放大器，包括：

19.根据权利要求18所述的放大器，其中，所述偏置支路包括：

20.根据权利要求18和19中任一项所述的放大器，其中：

技术总结
描述了具有偏置稳定的放大器的各方面。在一个示例中，放大器包括：输出放大器级，具有输入端子；偏置支路，具有耦合到输入端子的偏置节点；以及偏置反馈网络，耦合在输出放大器级的输入端子与偏置支路之间。在一个示例中，偏置反馈网络可以包括差分放大器、旁路级和参考电压发生器。差分放大器可以基于输出放大器级的基极端子处的偏置电压与由参考电压发生器生成的电压参考之间的差来生成偏置控制信号。偏置反馈网络生成偏置控制信号，并基于反馈来控制偏置电压，以在工艺、温度、增益和其他变化中保持偏置电压和偏置电流恒定，从而实现一致的性能。

技术研发人员：D·阮,R·莫罗尼,S·达戈斯蒂诺,T·潘
受保护的技术使用者：玛科姆技术方案控股有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17