專利名稱：具有步長增益的放大器電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種放大器電路，其可在低増益狀態下以減少的電流消耗、RF信號發射具有很少或不具有失真地提供高步長增益。
背景技術：
具有増益的放大器電路在此項技術中是眾所周知的。舉例來說，參見USP4，366，450 ;5，355，096 ;5，661，437 ;7，046，081 ;6，906，595 ;7，332，964 ;6，522，195 ；6，977，552 ;7，423，487 ;及USP公開案2009/0015334。通常，現有技術放大器電路包括具有反饋電路的放大器。所述反饋電路可具有有源元件或具有無源元件。在USP 5，661，437的圖9中展示了ー種具有放大器及有源反饋電路的現有技術放大器電路。關于此放大器電路的問題是可變增益步長小至14dB。放大器電路具有非低的増益，這是由于高增益及低増益兩者分別具有負值-2. 5dB及-16. 5dB的事實。在USP 6，977，552的圖I中展示了另ー種具有放大器及偏置電路、用開關作為有源反饋元件的現有技術放大器電路。在此現有技術電路中，認為制造成本較高，因為使用了兩種類型的晶體管。放大器電路的增益步長也受放大器的増益限制，因為RF信號僅在低增益模式下由開關旁通。此外，輸出功率能力及線性度受開關限制。因此，期望具有ー種放大器系統，其具有高步長增益、在低増益狀態下具有減少的電流消耗、RF信號發射具有很少或不具有失真。
發明內容
因此，在本發明中，ー種放大器系統包括放大器，所述放大器具有輸入及輸出以及偏置電路。僅具有無源元件的無源反饋電路將所述輸出連接到所述輸入。控制電路連接到所述偏置電路。
圖I是本發明的放大器系統的示意性框級圖。圖2是本發明的放大器系統的第一實施例的電路圖。圖3是本發明的放大器系統的第二實施例的電路圖。
圖4是本發明的放大器系統的第三實施例的電路圖。
具體實施例方式參考圖I，其展示本發明的放大器系統10的框級圖。放大器系統10包括具有輸入14及輸出16的基本放大器12。輸入14可接收RF信號，借此在輸出16處提供經放大的RF信號。給放大器12供應電壓Vcc以及參考電壓Vref。另外，放大器系統10還包括無源反饋電路18，無源反饋電路18在一端處連接到輸出16且在另一端處連接到輸入14。因此，無源反饋電路18連接放大器12的輸出16與放大器12的輸入14。如下文中將更詳細地描述，無源反饋電路18僅由無源元件(S卩，晶體管、電容器及電感器)組成。最后，如將展示，放大器12具有偏置電路及偏置節點20。控制電路22連接到偏置節點20。控制電路22接收控制信號Vattn。
參考圖2，其展示本發明的放大器系統110的第一實施例的電路圖。在描述類似部件的地方，將使用相似編號。放大器系統Iio包括基本放大器12。基本放大器12包括第一 n-p-n雙極晶體管T31。然而，如所屬領域的技術人員將清楚，第一 n-p_n晶體管T31無需限于n-p-n型(舉例來說，其可為p-n-p)，其也不限于雙極的(例如，其可為FET型晶體管)。不過，為解釋本發明，將把第一晶體管T31作為n-p-n雙極型來參考。如所屬領域的技術人員眾所周知，n-p-n型雙極晶體管具有發射極、集電極及基板。第一 n-p-n晶體管T31的基極連接到RF輸入14節點。第一 n-p-n晶體管T31的集電極向RF輸出節點16供應。第一晶體管T31的發射極連接到接地。第一晶體管T31的集電極還穿過電感器L31連接到電壓源Vcc。另外，第一晶體管T31的集電極連接到無源反饋電路18，無源反饋電路18包括與電容器C31串聯連接且連接到輸入14的電阻器R31。最后，基本放大器12包括連接到第一晶體管T31的基極的偏置電路30。偏置電路30包括第二 n-p-n雙極晶體管T32。第二晶體管T32的基極連接到其集電極端子且穿過電阻器R34連接到第一晶體管T31的基扱。第二晶體管T32的發射極連接到接地。第二晶體管T32的集電極還連接到偏置節點20且穿過電阻器R32連接到電壓源Vref。最后，放大器系統110的控制電路22包括連接到偏置節點20的電阻器R33且接收信號Vattn。在本發明的放大器系統110的操作中，無源反饋電路18中的電容器C31充當DC阻斷器以阻斷DC信號。因此，放大器系統110的反饋值由電阻器R31確定。由第二晶體管T32、電阻器R32及R34組成的偏置電路30充當第一晶體管T31的電流鏡。在放大器系統110的操作中，當Vattn處于高電平(例如2V)時，第一晶體管T31接通。在輸入節點14處供應的RF信號由第一晶體管T31憑反饋電路18所提供的反饋放大。然而，由于電阻器R31的高電阻，放大器系統10的總閉環增益仍為高的。放大器系統10的閉環增益可計算為GH (閉環增益)=Go (放大器12的增益V (l+Go/R31))當Vattn處于低電平(例如O伏)且Vref維持高電壓時，偏置節點20的電壓變為低電平。電流鏡電路或偏置電路30關斷。因此，第一晶體管T31關斷。在輸入節點14處提供的RF信號不穿過放大器12。而是，所述RF信號穿過無源反饋電路18傳遞到RF輸出節點16。然而，由于R31的電阻為高的，因此RF信號將存在大的損耗。另外，第一晶體管T31關斷，且電流鏡電路或偏置電路30也關斷，在此低增益狀態中電流消耗減少。另外，在此低增益狀態中，由于RF信號通過無源元件C31及R31，因此RF信號不存在失真。當在高增益狀態與低增益狀態之間時，兩種狀態之間存在大的增益差。因此，放大器系統10能夠實現高増益步長。參考圖3，其展示本發明的放大器系統210的第二實施例。同樣，相同編號將用于相似部件。放大器系統210包括基本放大器12。基本放大器12包含偏置電路30及第一晶體管T41。同樣，在此實施例中，將第一晶體管T41展示為n-p-n雙極晶體管。然而，本發明不限于此。第一晶體管T41具有連接到RF輸出節點16的集電極。另外，所述集電極穿過電感器L41連接到電壓源Vcc。第一晶體管T41具有穿過電阻器R48連接到接地的發射扱。最后，第一晶體管T41具有穿過電阻器R47連接到RF輸入節點14的基板。
偏置電路30還充當晶體管T41的電流鏡電路。偏置電路30包括第二 n-p_n雙極晶體管T42及第三n-p-n雙極晶體管T43。第二晶體管T42的發射極連接到接地。第二晶體管T42的集電極連接到第三晶體管T43的基板。第二晶體管T42的基極連接到第三晶體管T43的發射極且穿過電阻器R46連接到電阻器R47并進入到第一晶體管T41的基極中。第三晶體管T43的集電極連接到Vcc。第三晶體管T43的基極經連接而穿過電阻器R44并進入到Vref中。第三晶體管T43的基極還在偏置節點20處連接到控制電路22。控制電路22包括第四雙極晶體管D41。第四晶體管D41的基極連接到其發射扱，所述發射極還連接到偏置節點20。第四晶體管D41的集電極經連接而穿過電阻器R45并接收控制信號Vattn。無源反饋電路18包括第一電容器C42，第一電容器C42串聯連接到電阻器R43且與電阻器R41串聯連接，電阻器R41與第二電容器C41串聯。第一電容器C42還連接到第一晶體管T41的集電極。第二電容器C41連接到RF輸入節點14。電阻器R42將電阻器R41與R43的接合點連接到接地。在本發明的放大器系統210的操作中，電阻器R41、R42及R43在無源反饋電路18中的連接提供較佳的阻抗匹配。電阻器R47及R48為第一晶體管T41提供DC鎮流器。最后，第三晶體管T43給偏置電路30提供増加的電流鏡能力。當信號Vattn為高時，第四晶體管D41關斷。第一晶體管T41經偏置以進行放大。當Vattn為低時,第四晶體管D41接通。然而,第一晶體管T41關斷。當Vattn處于高電平時，第四晶體管D41移除來自控制電壓的偏置的影響。參考圖4，其展示本發明的放大器系統310的第三實施例。同樣，相似部件將由相同編號標不。放大器系統310包括基本放大器12。基本放大器12包含偏置電路30及第一晶體管T51。同樣，在此實施例中，將第一晶體管T51展示為n-p-n雙極晶體管。然而，本發明不限于此。第一晶體管T51具有連接到RF輸出節點16的集電極。另外，所述集電極穿過電感器L51連接到電壓源Vcc。第一晶體管T51具有穿過電阻器R59連接到接地的發射扱。最后，第一晶體管T51具有穿過電阻器R58連接到電容器C53的基板。偏置電路30還充當晶體管T51的電流鏡電路。偏置電路30包括第二 n-p_n雙極晶體管T52及第三n-p-n雙極晶體管T53。第二晶體管T52的發射極連接到接地。第二晶體管T52的集電極連接到第三晶體管T53的基板。第二晶體管T52的基極連接到第三晶體管T53的發射極且穿過電阻器R57、穿過電阻器R58進入到第一晶體管T51的基極中。第三晶體管T53的集電極連接到Vcc。第三晶體管T53的基極經連接而穿過電阻器R55且進入到Vref中。第三晶體管T53的基極還連接到偏置節點20且進入到控制電路22中。控制電路22包括第四雙極晶體管D52。第四晶體管D52的基極連接到其發射扱，所述發射極還連接到偏置節點20。第四晶體管D52的集電極經連接而穿過電阻器R56并接收控制信號Vattn。電容器C53還連接到控制電路22。控制電路22在節點14處接收RF輸入信號。將RF輸入信號供應到第四n-p-n雙極晶體管D52的集電極。另外，還將RF輸入信號供應到第五晶體管D51的基板。最后，將輸入節點14處的RF信號連接到無源反饋電路18。第五晶體管D51的發射極還連接到第五晶體管D51的基板。第五晶體管D51的集電極連接到電容器C53且還穿過晶體管R54連接到接地。、
無源反饋電路18類似于在圖3中所展示的放大器系統210的第二實施例中所描述的反饋電路18。反饋電路18包括第一電容器C52，第一電容器C52串聯連接到電阻器R53且與電阻器R51串聯連接，電阻器R51與第二電容器C51串聯。第一電容器C52還連接到第一晶體管T51的集電極。第二電容器C41連接到RF輸入節點14。電阻器R52將電阻器R41與R43的接合點連接到接地。在放大器系統310的操作中，當Vattn處于高電平時，第五晶體管D51接通且第四晶體管D52關斷。因此，經由第五晶體管D51的低阻抗將在輸入節點14上供應的RF信號供應到晶體管T51且通過第一晶體管T51放大所述信號。當Vattn處于低電平且Vref維持高電壓時，第五晶體管D51關斷，第四晶體管D52接通，且電流鏡偏置電路30接通。在輸入節點14處接收的RF信號將遇到關斷的晶體管D51的高電阻。另外，第一晶體管T51將由分流偏置關斷。因此，輸入RF信號必須穿過無源反饋電路18。此外，在此狀態中，第五晶體管D51將RF輸入信號與第一晶體管T51隔離。
依據前文，可看出，實現了具有高步長增益的放大器系統，其在低増益狀態中具有低電流消耗且在低増益狀態中在高功率輸入下具有低RF失真。
權利要求
1.一種放大器系統，其包括 放大器，其具有輸入及輸出以及偏置電路； 無源反饋電路，其僅包括無源元件，將所述輸出連接到所述輸入；及 控制電路，其連接到所述偏置電路。
2.根據權利要求I所述的放大器系統，其中所述放大器具有連接于所述輸入與所述輸出之間的第一晶體管；且 其中所述偏置電路連接于所述輸入與偏置節點之間；且 其中所述控制電路連接到所述偏置節點。
3.根據權利要求2所述的放大器系統，其中所述無源反饋電路包括串聯連接于所述輸入與所述輸出之間的第一電阻器及第一電容器。
4.根據權利要求3所述的放大器系統，其中所述無源反饋電路進一步包括 第二電阻器及第二電容器，其串聯連接且與所述第一電阻器及所述第一電容器串聯連接，其中所述第一電容器連接到所述輸入且所述第一電阻器連接到所述第二電阻器，且其中所述第二電容器連接到所述輸出；及 第三電阻器，其將所述第一電阻器與所述第二電阻器的接合點連接到接地。
5.根據權利要求2所述的放大器系統，其中所述偏置電路包括第二晶體管，所述第二晶體管具有連接到所述輸入的第二端子、連接到所述偏置節點的第三端子及連接到接地的第一端子，其中所述第二端子控制所述第一與第三端子之間的電流流動。
6.根據權利要求5所述的放大器系統，其中所述第二晶體管為n-p-n雙極型。
7.根據權利要求5所述的放大器系統，其中所述偏置電路進一步包括連接到集電極及參考電壓的電阻器。
8.根據權利要求5所述的放大器系統，其中所述第三端子連接到所述第二端子。
9.根據權利要求5所述的放大器系統，其中所述偏置電路進一步包括 第三晶體管，其具有第二端子、第三端子及第一端子； 其中所述第三晶體管的所述第二端子連接到所述第二晶體管的所述第三端子；所述第三晶體管的所述第一端子連接到所述第二晶體管的所述第二端子；且所述第三晶體管的所述第三端子連接到參考電壓。
10.根據權利要求2所述的放大器系統，其中所述控制電路包括電阻器。
11.根據權利要求2所述的放大器系統，其中所述控制電路進一步包括 第二晶體管，其具有第一端子、第二端子及第三端子，其中所述第一端子連接到所述偏置節點，所述第二端子連接到所述偏置節點，且所述第三端子連接到所述電阻器。
12.根據權利要求11所述的放大器系統，其中所述控制電路進一步包括 第三晶體管，其具有第一端子、第二端子及第三端子，其中所述第三晶體管的所述第一端子連接到所述第二晶體管的所述第三端子及所述無源反饋電路，所述第三晶體管的所述第三端子連接到所述輸入，且所述第三晶體管的所述第二端子連接到所述無源反饋電路。
全文摘要
一種步長增益放大器具有一放大器，所述放大器具有輸入及輸出以及連接到所述輸入及偏置節點的偏置電路。僅使用無源元件的無源反饋電路將所述輸出連接到所述輸入。控制電路在所述偏置節點處連接到所述偏置電路。
文檔編號H03F3/00GK102652393SQ201180004897
公開日2012年8月29日 申請日期2011年1月3日 優先權日2010年1月11日
發明者史蒂文·W·謝爾, 詠含·克麗絲·金, 小林文, 沛明·丹尼爾·周, 茂聰·弗蘭克·張 申請人:密克羅奇普技術公司