專利名稱：可變增益放大器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可變增益放大器，特別是涉及適合于無線通信裝置等的低失真且可變增益范圍寬的可變增益放大器。
背景技術：
隨著近幾年的CMOS工藝技術的發(fā)展，MOS晶體管的性能飛速提高。伴隨于此，之前在高頻特性方面出色的SiGe雙極性晶體管等構成的無線通信裝置的接收部可通過MOS晶體管實現(xiàn)。通過使接收部CMOS化，能夠在一個芯片上實現(xiàn)接收部和由CMOS構成的數(shù)字解調(diào)部，可實現(xiàn)無線通信裝置的低成本化、小型化、低功耗化。因此，在各種無線通信裝置的開發(fā)中，正積極研究接收部的CMOS化。但是，雖然長時間研究了在無線通信裝置中需要比較多的電視調(diào)諧器的CMOS化， 但卻沒有什么進展。其理由在于，電視廣播信號是寬頻、多信道結構，要求高的靈敏度特性和耐干擾波特性，因此很難通過只使用低電源電壓的CMOS工藝滿足該規(guī)格。例如，是面向日本的地面波數(shù)字電視廣播(ISDB-T)的電視調(diào)諧器的情況下，輸入信號由每1信道的信號頻帶為6MHz、且從13信道(473. 143MHz)至62信道(767. 143MHz)的50個信道構成。并且，一方面在各接收信道中要求_84dBm左右的靈敏度特性，另一方面在干擾信道輸入電平為-8dBm的條件下要求45dBc至60dBc左右的耐干擾波特性。為了實現(xiàn)這些接收特性，處理由天線剛剛接收的信號的可變增益放大器(低噪聲放大器)的設計特別重要。也就是說，如何在維持規(guī)定的噪聲特性的同時實現(xiàn)寬的可變增益范圍和低增益設定時的低失真特性，決定了能否實現(xiàn)調(diào)諧器，這種說法并不為過。但是， 在只能使用低電源電壓的CMOS工藝中，在所要求的規(guī)格中特別是滿足失真規(guī)格是極其困難的。為了具體表示該情況，說明一般的CMOS放大器的失真特性。

圖16表示一般的源極接地放大器的電路結構。信號Vin經(jīng)由直流阻斷電容1，被輸入到通過偏壓生成部100和偏壓電阻2偏置后的放大晶體管41的柵極端子，并且該信號Vin被轉(zhuǎn)換成電流信號。進而， 由負載阻抗部3對該電流信號進行電壓變換之后成為信號Vout。一般，已知通過提高從偏壓生成部100提供的偏壓來提高放大器的失真特性。以下，使用數(shù)學式來定量表示該情況。在圖16的放大器中，若將輸入設為χ、將輸出設為y，則將輸入輸出特性近似為3 次非線性項時如下式所示。[數(shù)學式1]y = α 1 · χ+ α 2 · χ2+ α 3 · X3... (1)可通過下式來表示作為失真特性的指標的ΙΙΡ3(例如參照非專利文獻1)。其中， gm是放大晶體管41的跨導、gm”是gm的二階微分。[數(shù)學式2]
權利要求
1.一種可變增益放大器，其特征在于，具備 一端被賦予輸入信號的直流阻斷電容；對所述直流阻斷電容的另一端的輸出進行放大的可變晶體管尺寸的可變放大部； 與所述可變放大部的輸出連接的負載阻抗部； 一端與所述直流阻斷電容的另一端連接的偏壓電阻； 向所述偏壓電阻的另一端施加可變偏壓的可變偏壓生成部；和增益控制部，其在進行使所述可變放大部的實質(zhì)的晶體管尺寸增大的控制時，進行降低所述可變偏壓的控制，在進行使所述可變放大部的實質(zhì)的晶體管尺寸減小的控制時，進行提高所述可變偏壓的控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的可變增益放大器，其特征在于，所述可變放大部通過并聯(lián)連接多個共發(fā)共基電路而構成，所述共發(fā)共基電路通過以共發(fā)共基方式連接2個晶體管而構成，所述多個共發(fā)共基電路的各自的第1晶體管被所述增益控制部相互獨立地進行開關控制，第2晶體管的柵極與所述直流阻斷電容的另一端連接， 所述可變偏壓生成部具備由所述增益控制部控制供給電流量的可變電流源；和將從所述可變電流源提供的電流轉(zhuǎn)換為所述可變偏壓的參考晶體管。
3.根據(jù)權利要求2所述的可變增益放大器，其特征在于，所述可變電流源通過并聯(lián)連接多個電流源電路而構成，所述電流源電路通過將恒流源和開關串聯(lián)連接而構成，所述多個電流源電路的各自的開關被所述增益控制部相互獨立地進行開關控制。
4.根據(jù)權利要求3所述的可變增益放大器，其特征在于，所述可變電流源具備與所述多個電流源電路并聯(lián)連接的恒流源， 所述共發(fā)共基電路和電流源電路的個數(shù)相同，所述增益控制部對具有對應關系的所述共發(fā)共基電路和電流源電路中的所述第1晶體管和開關進行相互相反的開關控制。
5.根據(jù)權利要求1所述的可變增益放大器，其特征在于，所述可變放大部通過并聯(lián)連接多個共發(fā)共基電路而構成，所述共發(fā)共基電路通過以共發(fā)共基方式連接2個晶體管而構成，所述多個共發(fā)共基電路的各自的第1晶體管被所述增益控制部相互獨立地進行開關控制，第2晶體管的柵極與所述直流阻斷電容的另一端連接， 所述可變偏壓生成部具備 恒流源；和由所述增益控制部控制晶體管尺寸，且將從所述恒流源提供的電流轉(zhuǎn)換成所述可變偏壓的可變參考晶體管電路。
6.根據(jù)權利要求5所述的可變增益放大器，其特征在于，所述可變參考晶體管電路通過并聯(lián)連接多個參考晶體管電路而構成，所述參考晶體管電路通過將參考晶體管和開關串聯(lián)連接而構成，所述多個參考晶體管電路的各自的開關被所述增益控制部相互獨立地進行開關控制。
7.根據(jù)權利要求6所述的可變增益放大器，其特征在于，所述可變參考晶體管電路具備與所述多個參考晶體管電路并聯(lián)連接的參考晶體管， 所述共發(fā)共基電路和參考晶體管電路的個數(shù)相同，所述增益控制部對具有對應關系的所述共發(fā)共基電路和參考晶體管電路中的所述第1 晶體管和開關進行相同的開關控制。
8.根據(jù)權利要求1所述的可變增益放大器，其特征在于，所述可變放大部通過并聯(lián)連接多個共發(fā)共基電路而構成，所述共發(fā)共基電路通過以共發(fā)共基方式連接2個晶體管而構成，所述多個共發(fā)共基電路的各自的第1晶體管被所述增益控制部相互獨立地進行開關控制，第2晶體管的柵極與所述直流阻斷電容的另一端連接， 所述可變偏壓生成部具備 恒壓源；和被所述增益控制部控制分壓比，且將從所述恒壓源提供的電壓進行分壓來生成所述可變偏壓的可變分壓電路。
9.根據(jù)權利要求8所述的可變增益放大器，其特征在于， 所述可變分壓電路具備一端與所述恒壓源連接的電阻；和多個電阻電路，分別由與所述電阻的另一端串聯(lián)連接的電阻和開關構成，且所述多個電阻電路相互并聯(lián)連接，所述多個電阻電路的各自的開關被所述增益控制部相互獨立地進行開關控制。
10.根據(jù)權利要求9所述的可變增益放大器，其特征在于， 所述共發(fā)共基電路和電阻電路的個數(shù)相同，所述增益控制部對具有對應關系的所述共發(fā)共基電路和電阻電路中的所述第1晶體管和開關進行相同的開關控制。
11.一種可變增益放大器，其特征在于，具備 一端被共同賦予輸入信號的多個直流阻斷電容；可變放大部，其具有對所述多個直流阻斷電容的各自的另一端的輸出進行放大的多個放大晶體管；與所述多個放大部的輸出共同連接的負載阻抗部； 一端與所述多個直流阻斷電容的各自的另一端連接的多個偏壓電阻； 可變偏壓生成部，其具有串聯(lián)連接的恒流源和參考晶體管，且具有向所述多個偏壓電阻的各自的另一端施加偏壓的多個偏壓生成電路；和增益控制部，其對所述可變放大部和可變偏壓生成部的任一方的多個輸出分別相互獨立地進行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可變增益放大器，其具備一端被賦予輸入信號的直流阻斷電容(1)；對直流阻斷電容(1)的另一端的輸出進行放大的可變晶體管尺寸的可變放大部(4)；與可變放大部(4)的輸出連接的負載阻抗部(3)；一端與直流阻斷電容(1)的另一端連接的偏壓電阻(2)；向偏壓電阻(2)的另一端施加可變偏壓的可變偏壓生成部(5)；和增益控制部(9)，其在進行增大可變放大部(4)的實質(zhì)的晶體管尺寸的控制時，進行降低可變偏壓的控制，在進行減小可變放大部(4)的實質(zhì)的晶體管尺寸的控制時，進行提高可變偏壓的控制。
文檔編號H03F1/02GK102474231SQ20108002783
公開日2012年5月23日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權日2010年3月10日
發(fā)明者土方克昌, 巖井田峰之 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社