專利名稱：改善線性度和頻帶的放大器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放大器電路，特別是一種改善了線性度和頻帶的放大器電路。
背景技術(shù)：
圖1為一個傳統(tǒng)的放大器電路的示意圖。
如圖1所示，傳統(tǒng)的放大器電路包括一個晶體管MN1和一個電阻R1。
晶體管MN1的源電極接地，并且晶體管MN1的柵電極連接到放大器電路的輸入端口。晶體管MN1的漏電極連接到電阻R1和放大器電路的輸出端口。
在傳統(tǒng)的放大器電路中，當(dāng)輸入一個較低電壓時的三階諧波分量的影響，以及當(dāng)輸入一個較高電壓時，由高階諧波分量，如五階、七階諧波分量而額外產(chǎn)生的互調(diào)失真(IMD)分量都容易導(dǎo)致線性度惡化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的就在于提供一種改善了線性度、并且可應(yīng)用在寬頻帶的放大器電路。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種改善了線性度和頻帶的放大器電路，該放大器電路包括一放大模塊，所述的放大器模塊包括具有第一、第二和第三電極的主晶體管，其中，從第二電極流向第三電極的電流隨著加在第一電極上的電壓改變而改變；具有第四、第五和第六電極的輔助晶體管，其中，從第五電極流向第六電極的電流隨著加在第四電極的電壓改變而改變；加偏壓而使主晶體管工作于飽和區(qū)域的主晶體管偏置單元；以及加偏壓而使輔助晶體管工作于亞閾區(qū)域的輔助晶體管偏置單元。其中，第二和第五電極相互電連接，且第一和第四電極電連接至一輸入端口。一第一反饋模塊與第三電極電連接，一第二反饋模塊與第六電極電連接。
所述的主晶體管和輔助晶體管可以有不同的跨導(dǎo)值(transconductance values)。
所述的第一和第二反饋模塊可以包括電阻。
所述的放大器電路還可以進(jìn)一步包括一輸出模塊，該模塊包括一具有第七、第八和第九電極的輸出晶體管，其中從第八電極流向第九電極的電流隨著加在第七電極的電壓改變而改變，第九電極同時與第二及第五電極電連接在一起。
所述的放大器電路還可以進(jìn)一步包括一個電連接于第七電極和第九電極的反饋放大器。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了另一種改善了線性度和頻帶的放大器電路，該放大器電路包括一放大模塊，所述的放大器模塊包括具有第一、第二和第三電極的主晶體管，其中，從第二電極流向第三電極的電流隨著加在第一電極上的電壓改變而改變；具有第四、第五和第六電極的輔助晶體管，其中，從第五電極流向第六電極的電流隨著加在第四電極的電壓改變而改變；加偏壓而使主晶體管工作于飽和區(qū)域的主晶體管偏置單元；以及加偏壓而使輔助晶體管工作于亞閾區(qū)域的輔助晶體管偏置單元。其中，第二和第五電極相互電連接，且第一和第四電極電連接至一輸入端口。輸出模塊包括一具有第七、第八、第九電極的輸出晶體管，其中，從第八電極流向第九電極的電流隨著加在第七電極的電壓改變而改變。所述的第九電極同時與第二及第五電極電連接在一起。一反饋模塊電連接在輸出模塊的輸入端口和輸出端口之間。
所述的主晶體管和輔助晶體管可以有不同的跨導(dǎo)值。
所述的反饋模塊可以包括電阻。
所述的放大器電路還可以進(jìn)一步包括一共源共柵(cascode)電路，其中，所述的共源共柵電路與所述的輸入端口電連接。
所述的放大器電路還可以進(jìn)一步包括一連接于第七電極和第九電極的反饋放大器。
參考附圖，本發(fā)明將得到更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的實施例都表示在附圖中。但是，本發(fā)明可以通過許多不同的方式實現(xiàn)，以下的實施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制；其實，提供這些實施例是為了使公開更充分和完整，并向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分地展示本發(fā)明的構(gòu)思。圖中，相同的標(biāo)號在不同的圖中都表示相同的部件。
本申請要求于2005年8月17日在韓國遞交的申請?zhí)枮?0-2005-0075048的專利申請的優(yōu)先權(quán)，本說明書引用了該申請的所有內(nèi)容。


參考下列附圖，本發(fā)明將被詳細(xì)地描述，在圖中相同的標(biāo)號名代表相同的元件。
圖1是傳統(tǒng)的放大器電路的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，包括一多柵電極晶體管(MGTR)的放大器電路的簡化的電路圖，該放大器電路額外設(shè)置了一反饋環(huán)路；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的第一個最佳實施例的放大器電路的典型電路示意圖；圖3B是對圖3A所示的放大器電路進(jìn)行修改后的另一個放大器電路的典型電路示意圖，增加了一個反饋放大器；
圖4A是根據(jù)本發(fā)明的第二個最佳實施例的放大器電路的典型電路示意圖；圖4B是對圖4A所示的放大器電路進(jìn)行修改后的另一個放大器電路的典型電路示意圖，增加了一個反饋放大器；和圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三個最佳實施例的放大器電路的典型電路示意圖。
具體實施例方式
參考附圖，本發(fā)明的具體實施例將會得到更詳細(xì)的描述。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，包括一多柵電極晶體管(MGTR)的放大器電路的簡化的電路圖，該放大器電路額外設(shè)置了一反饋環(huán)路。
如圖2所示，MGTR將輸出端口的信號通過反饋環(huán)路傳送給MGTR的輸入端口。這一結(jié)構(gòu)使得MGTR的線性度得到改善，雖然它也使MGTR的總增益降低。
反饋環(huán)路可以是一個并聯(lián)反饋環(huán)路或者串聯(lián)反饋環(huán)路。對串聯(lián)反饋環(huán)路的詳細(xì)描述將結(jié)合圖3A和3B進(jìn)行；對并聯(lián)反饋環(huán)路的詳細(xì)描述將結(jié)合圖4A和4B進(jìn)行。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的放大器電路的典型電路示意圖。
如圖3A所示，該放大器電路包括一放大模塊310、一反饋模塊320和一輸出模塊330。
放大器模塊310包括主晶體管MN31、輔助晶體管MN32、第一電容C31、第二電容C32、主晶體管偏置單元321和輔助晶體管偏置單元322。主晶體管偏置單元321包括第一偏置電阻Rb31。輔助晶體管偏置單元322包括第二偏置電阻Rb32。
反饋模塊320包括第一和第二反饋電阻R31和R32，輸出模塊330包括一個輸出電阻Rout和一個輸出晶體管MNout。
輸入端口IN與第一電容C31的一端和第二電容C32的一端電連接。
第一電容C31的另一端與主晶體管MN31的柵電極和第一偏置電阻Rb31的一端電連接。所述的第二電容C32的另一端與輔助晶體管MN32的柵電極和第二偏置電阻Rb32的一端電連接。
主晶體管MN31的源電極與第一反饋電阻R31的一端電連接。所述的輔助晶體管MN32的源電極與第二反饋電阻R32的一端電連接。
主晶體管MN31的漏電極以及輔助晶體管MN32的漏電極共同地與輸出晶體管MNout的源電極電連接。輸出端口OUT的一端與輸出電阻Rout的一端共同地與輸出晶體管MNout的漏電極電連接。
第一電容C31和第二電容C32作為隔直電路(DC-blocking circuit)，將來自輸入端口IN的信號分量中的直流(DC)分量隔斷，使其不能到達(dá)主晶體管MN31的柵電極和輔助晶體管MN32的柵電極。
主晶體管MN31和輔助晶體管MN32以并聯(lián)的方式相互電連接，從而構(gòu)成了MGTR。所述的輔助晶體管MN32可以具有和主晶體管MN31不同的特性。特別地，輔助晶體管MN32可以具有與主晶體管MN31不同的跨導(dǎo)特性，從而降低主晶體管MN31所產(chǎn)生的IMD3。例如，主晶體管MN31和輔助晶體管MN32的跨導(dǎo)特性互異，因此主晶體管MN31工作于飽和區(qū)域而輔助晶體管MN32工作于亞閾區(qū)域。
第一偏置電壓V31加載在第一偏置電阻Rb31的另一端，以使主晶體管MN31工作于飽和區(qū)域。第二偏置電壓V32加載在第二偏置電阻Rb32的另一端，以使輔助晶體管MN32工作于亞閾區(qū)域。第一偏置電壓V31和一偏移電壓(offset voltage)Vos之間的電壓差V31-Vos可以作為第二偏置電壓V32。
第一反饋電阻R31與主放大器MN31的源電極電連接，從而構(gòu)成了作為簡并電路(degeneration circuit)的串聯(lián)反饋電路。所述的第二反饋電阻R32與輔助放大器MN32的源電極電連接，從而構(gòu)成了作為簡并電路的串聯(lián)反饋電路。
偏置電壓Vbias_out加載在輸出晶體管MNout的柵電極，作為一個電路，將放大模塊310的輸入端口IN和輸出端口OUT相互隔離。這一電路隔離結(jié)構(gòu)降低了輸入端口IN和輸出端口OUT之間的信號干擾。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，高階諧波分量例如五階和七階諧波分量的放大量可以被降低，因此可以改善放大器的線性度。
圖3B是對圖3A所示的放大器電路進(jìn)行修改后的另一個放大器電路的典型電路示意圖，增加了一個反饋放大器。
如圖3B所示，該放大器電路包括放大模塊310、反饋模塊320和輸出模塊330。由于圖3B中的放大模塊310和反饋模塊320與圖3A中的完全一致，因此對圖3B中相應(yīng)部分的詳細(xì)描述已經(jīng)在對圖3A的描述中體現(xiàn)。以下將詳細(xì)描述輸出模塊330。
輸出模塊330包括輸出電阻Rout、輸出晶體管MNout和反饋放大器311。輸出端口OUT的一端和輸出電阻Rout的一端共同地與輸出晶體管MNout的漏電極電連接。反饋放大器311的輸入端口與輸出晶體管MNout的源電極電連接，且反饋放大器311的輸出端口與輸出晶體管MNout的柵電極電連接。
反饋放大器311可以降低輸出晶體管MNout柵電極上的輸入阻抗。因此，通常產(chǎn)生于主晶體管MN31和輔助晶體管MN32的漏電極的諧波反饋的影響就可以被降低，線性度可以提高大約2dB至3dB。
基于上述改善的放大器電路結(jié)構(gòu)，高階諧波分量(例如五階和七階諧波分量)的放大量可以被降低。所述的反饋放大器使得目標(biāo)晶體管的柵電極和漏電極的反饋水平降低，結(jié)果是線性度得到了改善。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的放大器電路的典型電路示意圖。
如圖4A所示，該放大器電路包括放大模塊410、反饋模塊420和輸出模塊430。
放大器模塊410包括主晶體管MN41、輔助晶體管MN42、第一電容C41、第二電容C42、主晶體管偏置單元421和輔助晶體管偏置單元422。所述的主晶體管偏置單元421包括第一偏置電阻Rb41。所述的輔助晶體管偏置單元422包括第二偏置電阻Rb42。
輸出模塊430包括輸出電阻Rout和輸出晶體管MNout。
反饋模塊420包括反饋電阻Rfb，在MGTR中形成一個反饋環(huán)路。
輸入端口IN與第一電容C41的一端以及第二電容C42的一端電連接。第一電容C41的另一端與主晶體管MN41的柵電極以及第一偏置電阻Rb41的一端電連接。第二電容C42的另一端與輔助晶體管MN42的柵電極以及第二偏置電阻Rb42的一端電連接。
主晶體管MN41的漏電極和輔助晶體管MN42的漏電極共同地與輸出晶體管MNout的源電極電連接。
反饋電阻Rfb的一端、輸出電阻Rout的一端和輸出端口OUT的一端共同地與輸出晶體管MNout的漏電極電連接。反饋電阻Rfb的另一端與輸入端口IN電連接。
第一電容C41和第二電容C42作為隔直電路，將來自輸入端口IN的信號分量中的直流分量隔斷，使其不能到達(dá)主晶體管MN41的柵電極和輔助晶體管MN42的柵電極。
主晶體管MN41和輔助晶體管MN42以并聯(lián)的方式相互電連接，構(gòu)成了MGTR。
由于放大模塊410和輸出模塊430與圖3A中所示的完全一致，因此關(guān)于它們的描述與圖3A的相關(guān)描述完全一致。
反饋模塊420中的反饋電阻Rfb電連接在輸出端口OUT和輸入端口IN之間，對輸出端口OUT的輸出信號起到反饋的作用。
基于上述的結(jié)構(gòu)，高階諧波分量(例如五階和七階諧波分量)的放大量可以被降低，從而改善線性度。
圖4B是對圖4A所示的放大器電路進(jìn)行修改后的另一個放大器電路的典型電路示意圖，增加了一個反饋放大器。
如圖4B所示，該放大器電路包括放大模塊410、反饋模塊420和輸出模塊430。由于放大模塊410和反饋模塊420與圖4A中所示的完全一致，因此關(guān)于它們的描述與圖4A的相關(guān)描述完全一致。以下將詳細(xì)描述輸出模塊430。
輸出模塊430中的反饋放大器411的輸入端口與輸出晶體管MNout的源電極電連接，反饋放大器411的輸出端口與輸出晶體管MNout的柵電極電連接。
由于反饋放大器411的作用，輸出晶體管MNout的柵電極上的輸入阻抗可以得到降低。因此，諧波反饋的影響就可以被降低，而線性度可以提高約2dB至3dB。
根據(jù)上述改善的放大器電路結(jié)構(gòu)，高階諧波分量(例如五階和七階諧波分量)的放大量可以被降低，并且反饋放大器可以降低目標(biāo)晶體管的柵電極和漏電極之間的反饋水平，結(jié)果是線性度得到了改善。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三個最佳實施例的放大器電路的電路示意圖。
如圖5所示，該放大器電路包括獨立放大模塊510和一個后置放大模塊520。由于后置放大模塊520與圖3A中所示的放大器電路完全一致，因此關(guān)于它們的詳細(xì)描述與圖3A的相關(guān)描述完全一致。
獨立放大模塊510包括驅(qū)動晶體管MNda、共源共柵晶體管MNdc、電阻Rd和電容Cd。
輸入端口IN與驅(qū)動晶體管MNda的柵電極電連接。驅(qū)動晶體管MNda的源電極接地，并且驅(qū)動晶體管MNda的漏電極與共源共柵晶體管MNdc的源電極電連接。電阻Rd的一端與電容Cd的共同地與共源共柵晶體管MNdc的漏電極電連接。電容Cd的另一端分別與后置放大模塊520中的第一電容C51的一端以及第二電容C52的一端電連接。
獨立放大模塊510中的驅(qū)動晶體管MNda和共源共柵晶體管MNdc電連接構(gòu)成了一個共源共柵結(jié)構(gòu)。獨立放大模塊510將加載到輸入端口IN的信號放大并將放大的信號輸出到后置放大模塊520中的第一電容C51的一端以及第二電容C52的一端。
根據(jù)上述改善的放大器電路結(jié)構(gòu)，高階諧波分量(例如五階和七階諧波分量)的放大量可以被降低，并且，通過使用獨立放大模塊510，可以構(gòu)成一個具有高增益和良好線性度特性的放大器電路。
根據(jù)本發(fā)明各種不同的實施例，可以構(gòu)造出在較寬的頻帶上具有較高線性度的該放大器電路。
以上描述了本發(fā)明，顯然，它可以有多種的變化形式。這些變化并不脫離本發(fā)明的本質(zhì)和范圍這些修改，所有這些對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的修改都將包括在本申請權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種改善線性度和頻帶的放大器電路，所述的放大器電路包括一放大模塊，包括具有第一、第二和第三電極的主晶體管，其中，從第二電極流向第三電極的電流隨著加在第一電極上的電壓改變而改變；具有第四、第五和第六電極的輔助晶體管，其中，從第五電極流向第六電極的電流隨著加在第四電極的電壓改變而改變；加偏壓而使主晶體管工作于飽和區(qū)域的主晶體管偏置單元；以及加偏壓而使輔助晶體管工作于亞閾區(qū)域的輔助晶體管偏置單元，其中，第二和第五電極相互電連接，且第一和第四電極電連接至一輸入端口；一第一反饋模塊，與第三電極電連接；和一第二反饋模塊，與第六電極電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其特征在于，所述的主晶體管和輔助晶體管具有不同的跨導(dǎo)值。
3.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其特征在于，所述的第一和第二反饋模塊中包括電阻。
4.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其特征在于，還包括一輸出模塊，所述的模塊包括一具有第七、第八和第九電極的輸出晶體管，其中，從第八電極流向第九電極的電流隨著加在第七電極的電壓改變而改變，第九電極同時與第二和第五電極電連接在一起。
5.如權(quán)利要求4所述的放大器電路，其特征在于，還包括一反饋放大器，與所述的第七電極和第九電極電連接。
6.一種改善線性度和頻帶的放大器電路，所述的放大器電路包括一放大模塊，包括具有第一、第二和第三電極的主晶體管，其中，從第二電極流向第三電極的電流隨著加在第一電極上的電壓改變而改變；具有第四、第五和第六電極的輔助晶體管，其中，從第五電極流向第六電極的電流隨著加在第四電極的電壓改變而改變；加偏壓而使主晶體管工作于飽和區(qū)域的主晶體管偏置單元；以及加偏壓而使輔助晶體管工作于亞閾區(qū)域的輔助晶體管偏置單元，其中，第二和第五電極相互電連接，且第一和第四電極電連接至一輸入端口；一輸出模塊，包括一具有第七、第八、第九電極的輸出晶體管，其中，從第八電極流向第九電極的電流隨著加在第七電極的電壓改變而改變，所述的第九電極同時與第二及第五電極電連接在一起；和一反饋模塊，電連接在所述輸出模塊的輸入端口和輸出端口之間。
7.如權(quán)利要求6所述的放大器電路，其特征在于，所述的主晶體管和輔助晶體管具有不同的跨導(dǎo)值。
8.如權(quán)利要求6所述的放大器電路，其特征在于，所述的反饋模塊中包括電阻。
9.如權(quán)利要求6所述的放大器電路，其特征在于，還包括一共源共柵電路，所述的共源共柵電路與所述的輸入端口電連接。
10.如權(quán)利要求9所述的放大器電路，其特征在于，還包括一反饋放大器，與所述的第七電極和第九電極電連接。
全文摘要
一種改善線性度和頻帶的放大器電路，包括一放大模塊、一反饋模塊和一輸出模塊。所述的放大模塊包括一主晶體管、一輔助晶體管、一第一電容、一第二電容、一主晶體管偏置單元和輔助晶體管偏置單元。所述的主晶體管偏置單元包括一第一偏置電阻。所述的輔助晶體管偏置單元包括一第二偏置電阻。所述的反饋模塊包括第一和第二反饋電阻，且所述的輸出模塊包括一輸出電阻和一輸出晶體管。
文檔編號H03F1/42GK1941612SQ20061010965
公開日2007年4月4日 申請日期2006年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月17日
發(fā)明者金兌昱, 金本冀, 李貴魯 申請人:因特格瑞特科技有限公司