專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有負(fù)阻抗消除的高頻放大器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體管放大器電路的領(lǐng)域，更特別地，涉及高頻放大器電路。
背景技術(shù)：
這種通用類(lèi)型的放大器經(jīng)常用于高頻RF(射頻)放大器中，例如用于無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備中的那些放大器。典型地，這種高頻放大器電路的輸出級(jí)采用一個(gè)共射極雙極晶體管或一個(gè)共源極場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它們?cè)谄漭斎攵耸艿交蛘咭粋€(gè)電壓源或者一個(gè)電流源的偏置。該輸出級(jí)典型地被饋以一個(gè)緩沖器或采用一個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管的驅(qū)動(dòng)器級(jí)，對(duì)于雙極晶體管來(lái)說(shuō)，該驅(qū)動(dòng)晶體管連接成一個(gè)共集電極(射極跟隨器)結(jié)構(gòu)，或者對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái)說(shuō)，該驅(qū)動(dòng)晶體管連接成一個(gè)共漏極(源極跟隨器)結(jié)構(gòu)。這種類(lèi)型的緩沖器或驅(qū)動(dòng)器級(jí)典型地用于增加電路的總增益(overall gain)和增加該共射極或共源極輸出級(jí)的輸入阻抗。
然而，上述的采用在結(jié)構(gòu)上與一個(gè)驅(qū)動(dòng)器晶體管相結(jié)合的一個(gè)放大晶體管的放大器電路由于電路電容而將典型地在一定的高頻處產(chǎn)生一個(gè)負(fù)阻抗。
此問(wèn)題以前已被認(rèn)識(shí)到，并且在美國(guó)專(zhuān)利5,424,686號(hào)和5,828,269號(hào)中說(shuō)明了代表性的現(xiàn)有技術(shù)(其中之一是由本案的一個(gè)共同發(fā)明人開(kāi)發(fā)的)。
然而，采用電阻以補(bǔ)償負(fù)阻抗的現(xiàn)有技術(shù)具有只要當(dāng)緩沖器放大器受到偏置時(shí)補(bǔ)償電阻就會(huì)消耗功率的缺點(diǎn)。因此，希望有一種高頻放大器電路，其中提供電阻負(fù)阻抗消除效果，并且其中功率消耗、特別是在低偏置條件下的功率消耗是最小的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種高頻放大器電路，其中在減小的功率消耗、特別是在低偏置條件下的功率消耗的同時(shí)，可獲得電阻負(fù)阻抗消除效果。
根據(jù)本發(fā)明，此目的是通過(guò)包括一個(gè)放大晶體管和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器晶體管的一種新的高頻放大器電路而達(dá)到的，其放大晶體管連接成一個(gè)共射極和一個(gè)共源極結(jié)構(gòu)的其中之一，并且其驅(qū)動(dòng)器晶體管連接成一個(gè)集電極和一個(gè)共漏極結(jié)構(gòu)的其中之一。一個(gè)電流鏡偏置電路耦合在該驅(qū)動(dòng)器晶體管的一個(gè)輸入端和該驅(qū)動(dòng)器晶體管的一個(gè)輸出端之間，并且提供一個(gè)用于將電流鏡耦合至該驅(qū)動(dòng)器晶體管的輸入端的電阻，以達(dá)到負(fù)阻抗消除效果。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，構(gòu)成電流鏡偏置電路的放大晶體管、驅(qū)動(dòng)器晶體管和晶體管都是雙極晶體管，而在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這些晶體管都是場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于將電流鏡耦合至驅(qū)動(dòng)器晶體管的輸入端的電阻可具有在大約20和大約100歐姆之間的一個(gè)值。
根據(jù)本發(fā)明的一種高頻放大器電路在減小功率消耗、特別是在低偏置條件下的功率消耗的同時(shí)可提供負(fù)阻抗消除效果方面，在經(jīng)濟(jì)和易于實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)方面均有顯著的改進(jìn)。
本發(fā)明的這些和其它方面將從以下的參照實(shí)施例的說(shuō)明而變得清晰。


參照以下結(jié)合附圖的說(shuō)明，可更加完整地理解本發(fā)明，附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第一實(shí)施例的高頻放大器電路的簡(jiǎn)化的示意圖；和圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第二實(shí)施例的高頻放大器電路的簡(jiǎn)化的示意圖。
附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)通常用于指示相同的部件。
實(shí)施例說(shuō)明圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第一實(shí)施例的高頻放大器電路1的簡(jiǎn)化的示意圖。該放大器電路包括一個(gè)放大晶體管10，它由一個(gè)驅(qū)動(dòng)器晶體管12驅(qū)動(dòng)，放大晶體管連接成一個(gè)共射極結(jié)構(gòu)，并且驅(qū)動(dòng)器晶體管連接成一個(gè)集電極(射極跟隨器)結(jié)構(gòu)。放大晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管兩者都耦合在一個(gè)電壓源VCC和地(GND)之間。晶體管10的集電極由一個(gè)電感14耦合至VCC，并且通過(guò)一個(gè)耦合電容16在端VOUT處提供一個(gè)輸出信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器晶體管12的集電極直接連接至VCC，其射極連接至放大晶體管10的基極和電流鏡18的輸出端兩者，以下再詳細(xì)描述。從輸入端VIN通過(guò)一個(gè)輸入耦合電容20，將高頻放大器電路1的輸入信號(hào)提供到晶體管12的基極。
圖1的簡(jiǎn)化電路通過(guò)一個(gè)偏置電路而變得完整，該偏置電路包括一個(gè)偏置電壓源22，它向串聯(lián)連接的一個(gè)電阻24和一個(gè)電感26提供一個(gè)偏置電壓VBIAS，后者連接至驅(qū)動(dòng)器晶體管12的基極。電路的偏置部分通過(guò)電流鏡18而變得完整，電流鏡包括晶體管28和30，并且根據(jù)本發(fā)明提供一個(gè)電阻32，以將晶體管12的基極耦合至位于晶體管28的集電極和晶體管30的基極的電流鏡的輸入端，電流鏡18的位于晶體管30的集電極的輸出端連接至晶體管12的射極和晶體管10的基極。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)采用在偏置電路中與電流鏡相結(jié)合的電阻32，可提供負(fù)阻抗消除。由于向電流鏡18提供的位于電阻32的頂端的電源電壓等于驅(qū)動(dòng)器晶體管12的基極處的偏置電壓，在低偏置條件下電阻32并不消耗功率。
以此方式，電阻32提供了一種雙功能，即它不僅提供了負(fù)阻抗消除，還決定了用于電流鏡18的基準(zhǔn)電流。在晶體管12的基極的低偏置電壓條件下，并沒(méi)有足夠的電壓以啟動(dòng)電流鏡，使得沒(méi)有電流流經(jīng)電阻32，并且其中沒(méi)有功率的浪費(fèi)。
當(dāng)共集電極/共射極放大器電路(12，10)在晶體管12的基極處呈現(xiàn)一個(gè)負(fù)電阻時(shí)，電阻32與二極管連接的晶體管28的阻抗一起將消除該負(fù)電阻，只要電阻32和晶體管28的結(jié)合的等效旁路電阻小于共集電極/共射極放大器電路的負(fù)電阻。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這可典型地通過(guò)提供具有在大約20歐姆和大約100歐姆之間的電阻值的電阻32來(lái)完成，視具體的電路應(yīng)用和部件特性而定。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第二實(shí)施例的高頻放大器電路2的簡(jiǎn)化的示意形式。圖2所示的整體電路結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同，相同的參考標(biāo)號(hào)用于指示相同的部件，并且因此不再詳細(xì)描述圖2的類(lèi)似部分。圖2與圖1的不同之處在于，所有的在圖1中為雙極晶體管(10，12，28，30)的有源部件均由圖2中的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái)代替，電路的其它部分相同。為了清楚起見(jiàn)，對(duì)應(yīng)于圖1的雙極晶體管10，12，28和30的四個(gè)晶體管在圖2中已示出并指示為MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管10a，12a，28a和32a。
以此方式，本發(fā)明提供了一種高頻放大器電路，其中可達(dá)到負(fù)阻抗消除效果，并且其中在低偏置電壓條件下的功率消耗被減小。此外，制造的成本是經(jīng)濟(jì)的，表現(xiàn)在相同的電阻提供負(fù)阻抗消除和決定用于電路的電流鏡部分的基準(zhǔn)電流。
已參照若干優(yōu)選實(shí)施例具體地示出和描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可理解到，在不脫離本發(fā)明的精神或范疇的條件下可在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種變化。因此，例如，可采用不同類(lèi)型的晶體管，并且可對(duì)電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行替換，以適應(yīng)特殊的設(shè)計(jì)要求。
權(quán)利要求
1.一種高頻放大器電路(1，2)，包括一個(gè)放大晶體管(10，10a)和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器晶體管(12，12a)，所述放大晶體管連接成一個(gè)共射極和一個(gè)共源極結(jié)構(gòu)的其中之一，并且所述驅(qū)動(dòng)器晶體管連接成一個(gè)集電極和一個(gè)共漏極結(jié)構(gòu)的其中之一，一個(gè)電流鏡偏置電路(18)耦合在所述驅(qū)動(dòng)器晶體管的一個(gè)輸入端和所述驅(qū)動(dòng)器晶體管的一個(gè)輸出端之間，和一個(gè)用于將所述電流鏡耦合至所述驅(qū)動(dòng)器晶體管的輸入端的電阻(32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻放大器電路，其特征在于，所述放大晶體管是一個(gè)以共射極結(jié)構(gòu)連接的雙極晶體管(10)，所述驅(qū)動(dòng)器晶體管是一個(gè)以共集電極結(jié)構(gòu)連接的雙極晶體管(12)，并且所述構(gòu)成電流鏡偏置電路包括雙極晶體管(28，30)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻放大器電路，其特征在于，所述放大晶體管是一個(gè)以共源極結(jié)構(gòu)連接的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(10a)，所述驅(qū)動(dòng)器晶體管是一個(gè)以共漏極結(jié)構(gòu)連接的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(12a)，并且所述構(gòu)成電流鏡偏置電路包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管(28a，30a)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻放大器電路，其特征在于，所述電阻具有在大約20和大約100歐姆之間的一個(gè)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻放大器電路，其特征在于，所述電阻提供負(fù)阻抗消除效果。
全文摘要
一種高頻放大器電路，包括一個(gè)放大晶體管和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器晶體管，該放大晶體管連接成一個(gè)共射極或一個(gè)共源極結(jié)構(gòu)，并且該驅(qū)動(dòng)器晶體管連接成相應(yīng)的一個(gè)集電極或一個(gè)共漏極結(jié)構(gòu)，視所采用的是雙極晶體管還是場(chǎng)效應(yīng)晶體管而定。一個(gè)電流鏡偏置電路耦合在該驅(qū)動(dòng)器晶體管的輸入端和輸出端之間，并且提供一個(gè)用于將該電流鏡耦合至該驅(qū)動(dòng)器晶體管的輸入端的電阻。該電阻典型地具有在大約20和100歐姆之間的一個(gè)值，在低偏置條件下使功率消耗為最小的同時(shí)，提供負(fù)阻抗消除效果。
文檔編號(hào)H03F3/345GK1404651SQ01801801
公開(kāi)日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2001年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月26日
發(fā)明者羅思奮, T·索拉蒂 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司