混合跨导放大器的制造方法
【专利摘要】混合跨导放大器具有包括第一和第二增益晶体管的至少一个增益级，电耦合到所述第一增益晶体管的至少一个第一负载晶体管和电耦合到所述第二增益晶体管的至少第二负载晶体管，和电耦合到负载晶体管的负载电阻。具有可选增益的混合跨导放大器具有包括至少第一和第二负载晶体管的第一混合跨导放大器单元，每个负载晶体管具有负载电阻器，具有至少具有第三、第四、第五和第六负载晶体管的至少一个附加的混合跨导放大器单元，每个负载晶体管具有负载电阻器，电耦合到放大器单元的至少两个开关以允许选择放大器单元中的一个，并具有相应于选择的放大器单元的增益的差分输出信号。
【专利说明】混合跨导放大器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年2月27日提交的美国专利申请号14/192601的优先权以及权益，在其全部并入本文。
【背景技术】
[0003]许多测量仪器接收模拟形式的数据，并使用模数转换器(ADC)将其转换为数字形式以供分析和显示。该输入信号通常需要在到达ADC之前放大和过滤。当前和过去的放大器具有可以得到改善的一些不足之处。
[0004]图1示出了现有技术的增益级，通常被称为具有两个晶体管10和12的8?-见放大器，这里称为增益晶体管。增益正比于尾电流I，增益等于所述gm和所述Rl的乘积。大多数晶体管的缺点在于有与基极-发射极回路相关的欧姆电阻。有从基部到发射极的电阻，包括本征基，以及从固有发射到接触的接触电阻。这导致增益不是基于当前人们所期望的确切内容，因为这些电阻降低它。此外，当输入信号摆动时，该响应是非线性的。
[0005]图2示出了具有串联晶体管作为负载的跨导放大器的示例。晶体管12具有晶体管16和14作为负载，以及晶体管10具有晶体管18和20作为负载。在本示例中，所有的欧姆组件是相同的。这导致增益为2，简称为X2放大器，作为数值’乘以2’扩增。增益也并不取决于电流。对于图2中的放大器的响应的至少一部分，所述响应是线性的，因为无论在增益阶段发生的在负载也发生。然而，h增加意味着电流降低。当电流降低时，带宽受到影响。该放大器提供输出以驱动负载，将有电容方面给它。当电流下降晶体管的高^导致低电流范围的非线性响应。
[0006]可开发出在这两种类型的放大器之间的性能特性的放大器。
【附图说明】
[0007]图1和2示出放大器的现有技术实施例。
[0008]图3示出放大器响应曲线的图形表示。
[0009]图4示出混合跨导放大器的实施例。
[0010]图5示出具有基极电阻的晶体管的实施例。
[0011]图6示出混合跨导放大器的实施例。
[0012]图7示出可切换X1/X2放大器的实施例。
【具体实施方式】
[0013]图4示出具有宽范围线性响应的混合跨导放大器的实施例。图4示出了在负载类似于图2的跨导放大器的放大器，但是具有电阻。负载晶体管14和16具有电阻器24和26，及负载晶体管18和20具有电阻器30和28，图1的传统gm-R^有电阻性负载。在图2中加入晶体管(连接为二极管)提供了跨导响应。通过添加电阻负载，所得到的放大器具有gfRdP跨导放大器之间的响应，它是这里称为“混合”跨导放大器。电阻器22和32被添加到增益级的晶体管，它也可以适用于图1的增益级。
[0014]图4的放大器具有更强大的高频响应。图3示出响应的图形比较。在图3中，外曲线具有DC(直流或稳态)反应。在高频率中的负载下降电流，从而导致图3的内曲线，其示出响应的非线性。在中间频率的放大器响应是在图3的中间曲线。
[0015]图4中的放大器具有左右和上下的相同电阻。这导致8?-1?1阶段减少增益，因为图2的晶体管的增加的电阻，并且通过包含这些电阻的增益的恢复，放大器维持线性响应的更广泛范围。在一个实施例中，放大器与多达4千兆赫的线性响应工作。类似于图2的放大器，图4的放大器没有尾电流I，作为增益的驱动力。
[0016]关于负载晶体管，基极出来的电流是频率的递增函数，可以将电阻添加到基极以使负载电导。DC测试i3DC = ft/fs随着频率线性减小。这可用于晶体管中的gm单元，但通常如果其构造有电感方面，这些晶体管的性能会受到影响。向负载晶体管(诸如，16)的基极加入基极电阻器40在图5中示出。添加电感峰值增加频率范围，放大器响应是线性的。
[0017]图6示出了具有带电感峰化电阻负载的X2放大器的实施例。例如，负载晶体管16具有基极电阻40和负载电阻26。该结构被重复用于负载晶体管14、18和20。图6的放大器比之前放大器具有宽得多的线性响应范围。
[0018]图7示出了可切换X1/X2放大器的实施例。该实施例使得增益在整数值之间变化。应该注意，整数值取决于电源电压。具有足够高的供给，增益可以是三、或四等。对于仪表前端，诸如示波器，具有可切换的增益可以用于需要大的增益的非常小的输入信号，以及需要很少或没有增益的大的输入信号。增益交换通常经由仪器的面板上设置的控制旋钮发生。
[0019]在图7中，开关54和56允许在如图6的X2混合跨导放大器52和Xl放大器50之间选择。如果开关54被关闭，晶体管62和64获取从X2放大器52离开的电流，以及所得的输出70和72反映增益I。在58的电阻器电容器的连接提供输出的过滤。同样，60中的晶体管提供在输出的测试电流消除。通常情况下，输出将驱动模数转换器。
[0020]应该理解，若干的上述公开的和其他特征和功能或其替代方案，可按需要结合到许多其他不同的系统或应用。同样，各种目前无法预见或无法预期的替代、修改、变化或改进可以由本领域技术人员在随后进行，其也意在由下列权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种混合跨导放大器，包括: 包括第一和第二增益晶体管的至少一个增益级； 电耦合到所述第一增益晶体管的至少第一负载晶体管和电耦合到所述第二增益晶体管的至少一个第二负载晶体管;和 电耦合至所述负载晶体管的负载电阻。2.如权利要求1所述的放大器，进一步包括电耦合到所述第一和第二增益晶体管的发射极的负载电阻器。3.如权利要求1所述的放大器，进一步包括电耦合至所述负载晶体管的基极的基极电阻器。4.如权利要求3所述的放大器，其中，所有的基电阻器具有相同的值。5.如权利要求1所述的放大器，其中，所述放大器的响应是gm_RL放大器和跨导放大器的响应之间。6.如权利要求1所述的放大器，进一步包含电耦合到所述第一增益晶体管的第三负载晶体管，和电连接到所述第二增益晶体管的第四负载晶体管。7.如权利要求6所述的放大器，其中，第三和第四负载晶体管具有负载电阻器。8.如权利要求7所述的放大器，其中，第三和第四负载晶体管具有基极电阻器。9.如权利要求1所述的放大器，其中，所述负载电阻器具有相同的电阻。10.如权利要求1所述的放大器，其中，所述负载晶体管被连接为二极管。11.如权利要求1所述的放大器，其中，所述放大器具有高达4千兆赫的输入信号频率的线性响应。12.—种具有可选增益的混合跨导放大器，包括: 具有至少第一和第二负载晶体管的第一混合跨导放大器单元，每个负载晶体管具有负载电阻器； 具有至少第三、第四、第五和第六负载晶体管的至少一个附加的混合跨导放大器单元，每个负载晶体管具有负载电阻器； 电耦合到放大器单元的至少两个开关，以允许选择放大器单元中的一个;和 具有对应于所选择的放大器单元的增益的差分输出信号。13.如权利要求12所述的放大器，其进一步包含电耦合到所述输出信号的滤波电路。14.如权利要求13所述的放大器，其中，所述滤波器电路包括电阻器和电容器。15.如权利要求12所述的放大器，进一步包括电耦合到输出的测试电流消除。16.如权利要求12所述的放大器，其中，所述第一放大器单元包含第十一放大器单元。17.如权利要求12所述的放大器，其中，所述附加放大器单元包括X2放大器单元。18.如权利要求12所述的放大器，其中，所述放大器单元提供具有整数值增益。19.如权利要求18所述的放大器，其中，所述整数值取决于电源电压。
【文档编号】H03F1/26GK106031028SQ201580010334
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月26日
【发明人】B·吉尔伯特
【申请人】美国亚德诺半导体公司