專(zhuān)利名稱(chēng)：可調(diào)增益低噪聲放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可調(diào)增益低噪聲放大器，尤指一種高線性度的可調(diào)增益低噪聲放
大器，其可運(yùn)用在電視調(diào)諧器或其它寬帶通訊系統(tǒng)中，并可在低增益時(shí)提供低的噪聲指數(shù)。
背景技術(shù)：
在寬帶通訊系統(tǒng)(broadband communication system)中，例如電視調(diào)諧器(TVtuner)，都必須使用到高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器(high linearvariable-gain lownoise amplifier)并置于混頻器(Mixer)之前。另外， 一般的高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器一般都是利用電流引導(dǎo)架構(gòu)(currentsteering topology)來(lái)完成。
請(qǐng)參照?qǐng)D1A，其所示為公知公知高線性度可調(diào)增益放大器。其公開(kāi)于1991年"IEEE J. Solid-State Circuit"期刊vol. 26， no. 11， pp. 1673-1680。第一晶體管Ql與第二晶體管Q2連接形成一差動(dòng)對(duì)(differential pair)，其中，第一晶體管Ql與第二晶體管Q2的基極(base)為放大器的差動(dòng)信號(hào)輸入端(differential signal input terminals)可接收一輸入信號(hào)(vi);兩個(gè)發(fā)射極電阻(Re)的第一端分別連接至第一晶體管Ql與第二晶體管Q2發(fā)射極(Emitter);兩個(gè)發(fā)射極電阻(Re)的第二端連接于節(jié)點(diǎn)a。電流源Is連接于節(jié)點(diǎn)a以及接地端(Gnd)之間。 另外，第三晶體管Q3與第四晶體管Q4的基極為放大器的增益控制輸入端(gaincontrol terminals)可接收一電流弓l導(dǎo)控制信號(hào)(current steeringcontrol signal,Vctrl)，第三晶體管Q3集電極(collector)連接至電壓源(Vcc)，發(fā)射極連接至第一晶體管Q1集電極；第四晶體管Q4集電極與電壓源(Vcc)之間連接一第一集電極電阻(Rcl)，發(fā)射極連接至第一晶體管Ql集電極。第五晶體管Q5基極連接至第四晶體管Q4基極；第六晶體管Q6基極連接至第三晶體管Q3基極；第六晶體管Q6集電極連接至電壓源(Vcc)，發(fā)射極連接至第二晶體管Q2集電極；第五晶體管Q5集電極與電壓源(Vcc)之間連接一第二集電極電阻(Rc2)，發(fā)射極連接至第二晶體管Q2集電極。第四晶體管Q4集電極與第五晶體管Q5集電極成為差動(dòng)信號(hào)輸出端(differentialsignal output terminals)可產(chǎn)生一輸出信號(hào)(vo)。 其中，電流源Is可提供放大器上所有晶體管的直流偏壓(DC bias)，而兩個(gè)發(fā)射極電阻(Re)可提供放大器獲得較佳的線性度。另外，第一集電極電阻(Rcl)以及第二集電極電阻(Rc2)的電阻值相同。 當(dāng)電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)改變時(shí)，流經(jīng)第三晶體管Q3、第四晶體管Q4、第五晶體管Q5、第六晶體管Q6的偏壓電流(bias currents)會(huì)改變，因此可控制放大器的增益。另外，上述的放大器可實(shí)現(xiàn)大的增益調(diào)整區(qū)間(high gain control range)。
然而，公知公知高線性度可調(diào)增益放大器的噪聲指數(shù)(noise figure, NF)與增益的變化相關(guān)。請(qǐng)參照?qǐng)D1B與圖IC，其所示為公知公知高線性度可調(diào)增益放大器的增益(Gain)與噪聲指數(shù)(NF)示意圖。由圖1B與圖1C可知，當(dāng)放大器的增益很大時(shí)，噪聲指數(shù)很小；反之當(dāng)放大器的增益很小時(shí)，噪聲指數(shù)很大。也就是說(shuō)，利用電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)來(lái)調(diào)整放大器的增益時(shí)，噪聲指數(shù)(NF)會(huì)隨著增益的減少，進(jìn)而造成幾乎等比率 的上升。 在系統(tǒng)考慮中，當(dāng)輸入信號(hào)(vi)很小時(shí)，放大器的增益會(huì)調(diào)至最高，因此電路的 噪聲指數(shù)(NF)并不會(huì)很大。所以，放大器的輸出信號(hào)(vo)還是能夠提供足夠的信噪比 (SNR)。當(dāng)輸入信號(hào)(vi)較大時(shí)，放大器的增益需要降低，此時(shí)放大器的噪聲指數(shù)將會(huì)上 升，但是由于信號(hào)也同時(shí)增大，因此其輸出信號(hào)(vo)還是能夠提供足夠的信噪比(SNR)。但 在寬帶的應(yīng)用里，有時(shí)干擾噪聲(interference)遠(yuǎn)大于有用的信號(hào)時(shí)，此時(shí)為了避免放大 器內(nèi)的電子組件進(jìn)入飽和區(qū)而會(huì)將放大器的增益降低，因此若此電路的噪聲指數(shù)(NF)上 升太多的話，其輸出信號(hào)(vo)將無(wú)法提供足夠的信噪比(SNR)，而造成基頻電路無(wú)法將信 號(hào)有效還原出來(lái)。因此放大器在低增益時(shí)，低的噪聲指數(shù)(NF)也是相當(dāng)重要的指標(biāo)。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，其所示為另一種公知公知高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器。其公 開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利"US 6， 100， 761"。第一晶體管1Q1與第二晶體管1Q2連接形成一差動(dòng)對(duì) (differential pair)。其中，第一晶體管1Q1與第二晶體管1Q2的基極與一基極電壓 (Vb)之間分別連接一第一基極電阻(1Rbl)以及一第二基極電阻(1Rb2)，而第一晶體管 1Q1與第二晶體管1Q2的基極為放大器的差動(dòng)信號(hào)輸入端(differential signal input terminals, IN+與IN_)。 兩個(gè)發(fā)射極可調(diào)電阻(lRe)40的第一端分別連接于第一晶體管1Q1與第二晶體 管1Q2的發(fā)射極；兩個(gè)發(fā)射極可調(diào)電阻(lRe)40的第二端連接于接地端(Gnd)。再者，兩個(gè) 集電極可調(diào)電阻(lRc)30的第一端分別連接于第一晶體管1Q1與第二晶體管1Q2的集電 極；兩個(gè)集電極可調(diào)電阻(lRc)30的第二端連接于集電極電壓(Vc)。另外，第一晶體管1Q1 與第二晶體管1Q2的集電極為放大器的差動(dòng)信號(hào)輸出端(differential signal output terminals, _0UT+)。 圖2所示的放大器是控制發(fā)射極可調(diào)電阻(lRe)40以及集電極可調(diào)電阻(lRc)30 的電阻值來(lái)調(diào)整放大器的增益。然而，調(diào)整發(fā)射極可調(diào)電阻(1Re)40會(huì)使得放大器的線性
度變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器，可在低增益時(shí)提供較 低的噪聲指數(shù)。 本發(fā)明提出一種可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，包括一增益調(diào)整控制電路，用 以接收一增益調(diào)整電壓，進(jìn)而產(chǎn)生一電阻值調(diào)整信號(hào)以及該電流引導(dǎo)控制信號(hào)；一負(fù)載電 路，包括多個(gè)可變電阻，用以根據(jù)該電阻值調(diào)整信號(hào)調(diào)整所述多個(gè)可變電阻的電阻值；一電 流引導(dǎo)電路，利用多個(gè)電流路徑連接至該負(fù)載電路，用以根據(jù)該電流引導(dǎo)控制信號(hào)調(diào)整所 述多個(gè)電流路徑之間的電流比例，其中該電流引導(dǎo)電路具有差動(dòng)信號(hào)輸出端；以及一輸入 電路，連接至該電流引導(dǎo)電路，其中該輸入電路具有差動(dòng)信號(hào)輸入端。 因此，本發(fā)明提出一種可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，包括第一雙極結(jié)型晶體 管；第二雙極結(jié)型晶體管，該第一雙極結(jié)型晶體管與該第二雙極結(jié)型晶體管的基極為一差 動(dòng)信號(hào)輸入端；兩個(gè)發(fā)射極電阻，所述發(fā)射極電阻的第一端分別連接至該第一雙極結(jié)型晶 體管與該第二雙極結(jié)型晶體管的發(fā)射極，所述發(fā)射極電阻的第二端連接至一第一節(jié)點(diǎn)；一第一電流源，連接于該第一節(jié)點(diǎn)與一接地端之間；一第一可變電阻；一第一n型場(chǎng)效應(yīng)晶體 管，其柵極接收一柵極電壓，其源極連接至該第一雙極結(jié)型晶體管的集電極，以及，其漏極 與一電源電壓之間連接該第一可變電阻；一第二n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極接收一電流引 導(dǎo)控制信號(hào)，其源極連接至該第一雙極結(jié)型晶體管的集電極，以及，其漏極連接至該電源電 壓；一第二可變電阻；一第三n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極接收該電流引導(dǎo)控制信號(hào)，源極連 接至該第二雙極結(jié)型晶體管的集電極，其漏極連接至該電源電壓；一第四n型場(chǎng)效應(yīng)晶體 管，其柵極接收該柵極電壓，其源極連接至該第二雙極結(jié)型晶體管的集電極，以及，其漏極 與該電源電壓之間連接該第二可變電阻；以及一增益調(diào)整控制電路，用以接收一增益調(diào)整 電壓，進(jìn)而產(chǎn)生該電流引導(dǎo)控制信號(hào)，以及一電阻值調(diào)整信號(hào)用以調(diào)整該第一可變電阻與 該第二可變電阻；其中，該第一n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管與該第四n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極成為一
差動(dòng)信號(hào)輸出端。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提出一種高線性度的可調(diào)增益低噪聲放大器，在高增益調(diào)整區(qū)域
中時(shí)，利用改變可變電阻的電阻值來(lái)改變放大器的增益，在低增益調(diào)整區(qū)域中時(shí)，改變轉(zhuǎn)導(dǎo)
參數(shù)與來(lái)改變?cè)鲆?。因此，利用本發(fā)明的放大器可在低增益時(shí)提供低的噪聲指數(shù)。并且，相
較于公知公知高線性度可調(diào)增益放大器，在相同的噪聲指數(shù)下，可提供較大的增益調(diào)整范
圍，進(jìn)而達(dá)到較低的功率損粍、較小的布局面積及較低線性度的要求等功效。 為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明
與附圖，然而所附圖示僅提供參考與說(shuō)明，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。


圖1A所示為公知高線性度可調(diào)增益放大器。 圖IB與圖1C所示為公知公知高線性度可調(diào)增益放大器的增益(Gain)與噪聲指 數(shù)(NF)示意圖。 圖2所示為另一種公知公知高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器。 圖3A所示為本發(fā)明高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器方塊示意圖。 圖3B所示為本發(fā)明高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器電路圖的第一實(shí)施例。 圖3C所示為本發(fā)明高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器電路圖的第二實(shí)施例。 圖4A與圖4B所示為本發(fā)明放大器的增益以及噪聲指數(shù)(NF)示意圖。 圖5A至圖5C所示為可變電阻(RL)的各種實(shí)施例。 圖6A所示為本發(fā)明增益調(diào)整控制電路。 圖6B所示為增益調(diào)整控制電路在高增益調(diào)整區(qū)間的調(diào)整示意圖。 圖6C所示為增益調(diào)整控制電路在低增益調(diào)整區(qū)間的調(diào)整示意圖。 主要組件符號(hào)說(shuō)明如下 30集電極可調(diào)電阻 40發(fā)射極可調(diào)電阻 100增益調(diào)整控制電路 110負(fù)載電路 115電流路徑 120電流引導(dǎo)電路 130輸入電路 200控制單元
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參照?qǐng)D3A，其所示為本發(fā)明高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器方塊示意圖。此放 大器包括增益調(diào)整控制電路(gain control circuit) 100、負(fù)載電路(load circuit) 110、 電流弓l導(dǎo)電路(current steering circuit) 120、輸入電路(input circuit)130。其中 負(fù)載電路110、電流引導(dǎo)電路120、與輸入電路130連接形成共發(fā)共基放大器(cascode amplifier)。 增益調(diào)整控制電路100接收一增益調(diào)整電壓(gain adjusting voltage, VAGC)， 進(jìn)而產(chǎn)生一電阻值調(diào)整信號(hào)(resistance adjusting signal, Vp)以及電流引導(dǎo)控制 信號(hào)(Vctrl)。負(fù)載電路IIO根據(jù)電阻值調(diào)整信號(hào)(Vp)來(lái)調(diào)整負(fù)載電路IIO內(nèi)的可變 電阻的電阻值。電流引導(dǎo)電路120，利用多個(gè)電流路徑(current paths) 115連接至負(fù) 載電路110，其可接收電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)，并據(jù)以調(diào)整多個(gè)電流路徑115之間的 電流比例(current ratio)，并且具有差動(dòng)信號(hào)輸出端(differential signal output terminals, 0UT+、 OUT-)。輸入電路130連接至電流引導(dǎo)電路120，其具有差動(dòng)信號(hào)輸入端 (differentialsignal input terminals,IN+、 IN_)。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明將放大器的增益調(diào)整范圍(gain controlrange)區(qū) 分為兩個(gè)區(qū)域，第一個(gè)區(qū)域?yàn)楦咴鲆嬲{(diào)整區(qū)域，以及第二個(gè)區(qū)域?yàn)榈驮鲆嬲{(diào)整區(qū)域。其中， 在高增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，改變電阻值調(diào)整信號(hào)(Vp)來(lái)改變可變電阻的電阻值，以及，在低增 益調(diào)整區(qū)域時(shí)，改變電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)來(lái)改變電流路徑的電流比例。
請(qǐng)參考圖3B，其所示為本發(fā)明高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器的電路圖第一實(shí)施 例。輸入電路130包括第一雙極結(jié)型晶體管(Bipolar junctiontransistor，BJT)Q1A、第二 雙極結(jié)型晶體管Q1B、兩個(gè)發(fā)射極電阻(Re)、與第一電流源Icl。第一雙極結(jié)型晶體管Q1A 與第二雙極結(jié)型晶體管QIB連接形成一差動(dòng)對(duì)(differential pair)，其中，第一雙極結(jié)型 晶體管Q1A與第二雙極結(jié)型晶體管Q1B的基極(base)為放大器的差動(dòng)信號(hào)輸入端IN+與 IN-;兩個(gè)發(fā)射極電阻(Re)的第一端分別連接至第一雙極結(jié)型晶體管QIA與第二雙極結(jié)型 晶體管QIB的發(fā)射極(Emitter);兩個(gè)發(fā)射極電阻(Re)的第二端連接至節(jié)點(diǎn)a。第一電流 源Icl連接于節(jié)點(diǎn)a以及接地端(Gnd)之間。 負(fù)載電路110包括兩個(gè)可變電阻(RL)。而電流引導(dǎo)電路120包括第一n型場(chǎng)效應(yīng) 晶體管(Field effect transistor, FET)M2A、第二 n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3A、第三n型場(chǎng)效應(yīng) 晶體管M3B、第四n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2B。 第一n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2A的柵極(gate)接收一柵極電壓(VB3)，其源極 (source)連接至第一雙極結(jié)型晶體管Q1A的集電極，漏極(drain)與電源電壓(Vcc)之間 連接可變電阻(RL)。第二n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3A的柵極接收一電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)， 源極連接至第一雙極結(jié)型晶體管Q1A的集電極，漏極連接至電源電壓(Vcc)。
第三n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3B的柵極接收電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)，源極連接至第 二雙極結(jié)型晶體管Q1B的集電極，漏極連接至電源電壓(Vcc)。第四n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2B 的柵極接收柵極電壓(VB3)，源極連接至第二雙極結(jié)型晶體管Q1B的集電極，漏極與電源電 壓(Vcc)之間連接可變電阻(RL)。而第一n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2A與第四n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管 M2B的漏極成為差動(dòng)信號(hào)輸出端OUT-與0UT+。 另外，增益調(diào)整控制電路IOO，其可接收一增益調(diào)整電壓，并且產(chǎn)生一電阻值調(diào)整信號(hào)(Vp)以及電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)，其中，電阻值調(diào)整信號(hào)(Vp)可以調(diào)整可變電阻 (RL)的電阻值。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一雙極結(jié)型晶體管Q1A與第二雙極結(jié)型晶體管Q1B具有 相同的布局面積(layout area);第一 n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2A與第四n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2B 具有相同的尺寸(size);第二n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3A與第三n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3B具有相 同的尺寸。另外，第一電流源Icl是用來(lái)提供放大器上所有晶體管的直流偏壓(DC bias), 使得放大器操作在適當(dāng)?shù)墓ぷ鼽c(diǎn)(Quiescent point)。 請(qǐng)參考圖3C，其所示為本發(fā)明高線性度可調(diào)增益低噪聲放大器的電路圖第二實(shí)施 例。與第一實(shí)施例的差別在于另外提供一第二電流源Ic2連接于電源電壓(Vcc)與第一雙 極結(jié)型晶體管Q1A集電極之間；以及一第三電流源Ic3連接于電源電壓(Vcc)與第二雙極 結(jié)型晶體管Q1B集電極之間。而第一電流源Icl、第二電流源Ic2、與第三電流源Ic3可更 有效地提供放大器上所有晶體管的直流偏壓(DC bias)，使得放大器操作在適當(dāng)?shù)墓ぷ鼽c(diǎn) (Quiescent point)。并且，第一電流源Icl、第二電流源Ic2、與第三電流源Ic3并不會(huì)改 變放大器的小信號(hào)模型(small signal model)。 另外，由圖3B與圖3C的放大器可導(dǎo)出其電壓增益(voltage gain)Av為
<formula>formula see original document page 9</formula> 其中，gml為第一雙極結(jié)型晶體管Q1A與第二雙極結(jié)型晶體管Q1B的轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù) (trans-conductance) ， gm2為第一 n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2A與第四n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2B的 轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)，gm3為第二 n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3A與第三n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3B的轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明將放大器的增益調(diào)整范圍(gain controlrange)區(qū) 分為兩個(gè)區(qū)域，其中，第一個(gè)區(qū)域?yàn)楦咴鲆嬲{(diào)整區(qū)域，以及第二個(gè)區(qū)域?yàn)榈驮鲆嬲{(diào)整區(qū)域。 其中，在高增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，利用調(diào)整可變電阻(RL)來(lái)實(shí)現(xiàn)；而在增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，利用電 流引導(dǎo)架構(gòu)(current steering topology)來(lái)完成，也即改變電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl) 來(lái)改變n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)(gm2與gm3)。 換句話說(shuō)，在增益調(diào)整范圍中將增益由最大值調(diào)整至最小值的過(guò)程中，當(dāng)增益調(diào) 整電壓(VAGC)在高增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，增益調(diào)整控制電路100會(huì)改變電阻值調(diào)整信號(hào)(Vp)， 使得可變電阻(RL)的電阻值減小而電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)維持不變；另外，當(dāng)增益調(diào) 整電壓(VAGC)在低增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，增益調(diào)整控制電路100會(huì)固定電阻值調(diào)整信號(hào)(Vp)， 進(jìn)而使得可變電阻(RL)的電阻值不再變化，而改變電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)使得轉(zhuǎn)導(dǎo)參 數(shù)gm3越來(lái)越大而轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)gm2越來(lái)越小。 請(qǐng)參照?qǐng)D4A與圖4B，其所示為本發(fā)明放大器的增益以及噪聲指數(shù)(NF)示意圖。 由圖4A可知，當(dāng)增益調(diào)整電壓(VAGC)由Vsl增加至Vs2(高增益調(diào)整區(qū)域)的過(guò)程，也即 可變電阻(RL)的電阻值改變的過(guò)程，噪聲指數(shù)(NF)幾乎不會(huì)改變。因此，在高增益調(diào)整區(qū) 域內(nèi)，噪聲指數(shù)(NF)不會(huì)隨著增益下降而增加。 另外，當(dāng)增益調(diào)整電壓(VAGC)由Vs2增加至Vs3的過(guò)程(低增益調(diào)整區(qū)域)，利用 電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)來(lái)調(diào)整增益，因此噪聲指數(shù)(NF)才會(huì)隨著增益下降而增加。
由圖4B可知，相較于公知公知放大器的增益與噪聲指數(shù)關(guān)系曲線(I)，本發(fā)明放 大器的增益降至最低時(shí)，由本發(fā)明放大器的增益與噪聲指數(shù)關(guān)系曲線(II)可知，本發(fā)明的噪聲指數(shù)將遠(yuǎn)低于公知公知放大器所產(chǎn)生的噪聲指數(shù)。 請(qǐng)參照?qǐng)D5A至圖5C，其所示為可變電阻(RL)的各種實(shí)施例。如圖5A所示，可變 電阻(RL)是由第一p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mpl所組成。其中，第一p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mpl柵極 接收電阻值調(diào)整信號(hào)(Vp)，源極與漏極則為可變電阻(RL)兩端。 如圖5B所示，可變電阻(RL)是由第二p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp2與第三p型場(chǎng)效應(yīng)晶 體管Mp3所組成。其中，第二p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp2柵極接收電阻值調(diào)整信號(hào)(Vp)，源極與 漏極則為可變電阻(RL)兩端；再者，第三p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp3源極連接至第二p型場(chǎng)效應(yīng) 晶體管Mp2源極，第三p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp3漏極連接至第二 P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp2漏極， 第三P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp3漏極與柵極相互連接形成二極管連接晶體管(Diode-co皿ected transistor)。 如圖5C所示，可變電阻(RL)是由第四p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp4與多晶硅 (polysilicon)電阻(Rx)所組成。其中，第四p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp4柵極接收電阻值調(diào)整 信號(hào)(Vp)，源極與漏極則為可變電阻(RL)兩端；另外，多晶硅電阻(Rx)兩端分別連接至第 四P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp4源極與漏極。 請(qǐng)參照?qǐng)D6A，其所示為本發(fā)明增益調(diào)整控制電路。增益調(diào)整控制電路包括控制單 元200、電阻值調(diào)整電路、與電流引導(dǎo)控制電路。其中，可變電阻(RL)是以圖5A中的第一p 型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mpl為例。 電阻值調(diào)整電路包括一參考電阻(Rref)連接于電源電壓(Vcc)以及運(yùn)算放大器 (0P)的第一輸入端之間；一第一可調(diào)電流源(Ixl)連接于運(yùn)算放大器(0P)的第一輸入端 與接地端(Gnd)之間；一第五p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp5的源極連接至電源電壓(Vcc)，柵極連 接至運(yùn)算放大器(0P)的輸出端，漏極連接至運(yùn)算放大器(0P)的第二輸入端；一第二可調(diào)電 流源(1x2)連接于運(yùn)算放大器(0P)的第二輸入端與接地端(Gnd)之間。其中，運(yùn)算放大器 (0P)的輸出端可輸出電阻值調(diào)整信號(hào)(Vp);第五p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp5與第一p型場(chǎng)效應(yīng) 晶體管Mpl具有相對(duì)應(yīng)的尺寸。 電流引導(dǎo)控制電路包括第五n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2C漏極連接至電源電壓(Vcc)， 柵極接收柵極電壓(VB3)，源極連接至節(jié)點(diǎn)b ;第六n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3C漏極與柵極連接 并且可產(chǎn)生電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)，源極連接至節(jié)點(diǎn)b ;第三可調(diào)電流源(1x3)連接于 電源電壓(Vcc)與第六n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3C漏極之間；第四電流源(Ic4)連接于節(jié)點(diǎn)b 與接地端(Gnd)之間。其中，第五n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2C、第一n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2A、第四 n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2B有相對(duì)應(yīng)的尺寸；第六n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3C、第二 n型場(chǎng)效應(yīng)晶體 管M3A、第三n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3B有相對(duì)應(yīng)的尺寸。 再者，控制單元200可接收增益調(diào)整電壓(VAGC)并且控制第一可調(diào)電流源(Ixl)、 第二可調(diào)電流源(Ix2)、與第三可調(diào)電流源(1x3)。 在電阻值調(diào)整電路正常運(yùn)作時(shí)，當(dāng)運(yùn)算放大器(0P)的增益足夠大時(shí)，兩個(gè)輸入端
的電壓將會(huì)相等。因此，<formula>formula see original document page 10</formula> 。也即，運(yùn)算放大器(0P)輸出的電阻值調(diào)整信
號(hào)(Vp)可使得第五p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mp5的等效電阻值為Rmp5。由于電阻值調(diào)整信號(hào) (Vp)也同時(shí)輸入第一p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管Mpl柵極，因此，可變電阻(RL)的電阻值也也等于 Rmp5。也就是說(shuō)，調(diào)整第一可調(diào)電流源(Ixl)與第二可調(diào)電流源(1x2)的電流比例(currentratio)可使得電阻值調(diào)整信號(hào)(Vp)改變，進(jìn)而使得可變電阻(RL)的電阻值改變。
請(qǐng)參照?qǐng)D6B，其所示為增益調(diào)整控制電路在高增益調(diào)整區(qū)間的調(diào)整示意圖。當(dāng)增 益調(diào)整電壓(VAGC)由Vsl上升至Vs2時(shí)，增益調(diào)整控制電路會(huì)改變第一可調(diào)電流源(Ixl) 與第二可調(diào)電流源(1x2)的電流比例(currentratio)，以及第三可調(diào)電流源(1x3)為O，進(jìn) 而使得電流比例(Ixl/Ix2)越來(lái)越小。當(dāng)增益調(diào)整電壓(VAGC)下降至Vs2之后，電流比例 (Ixl/Ix2)會(huì)下降至最小值并且不再改變。也就是說(shuō)，電流比例(Ixl/Ix2)越來(lái)越小會(huì)使得 可變電阻(RL)越來(lái)越小。 請(qǐng)參照?qǐng)D6C，其所示為增益調(diào)整控制電路在低增益調(diào)整區(qū)間的調(diào)整示意圖。當(dāng)增 益調(diào)整電壓(VAGC)由Vs2上升至Vs3時(shí)，第三可調(diào)電流源(1x3)漸增。也就是說(shuō)，流經(jīng)第 六n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3C的電流(1x3)漸增，而流經(jīng)第五n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2C的電流漸 減(Ic4-Ix3)。此時(shí)，電流引導(dǎo)控制信號(hào)(Vctrl)會(huì)越來(lái)越大，進(jìn)而使得轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)gm3越來(lái) 越大而轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)gm2越來(lái)越小。 由上述可知，本發(fā)明在增益調(diào)整范圍中將增益由最大值調(diào)整至最小值的過(guò)程(Vsl 變化至Vs3)中，在高增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，是利用降低可變電阻(RL)的電阻值來(lái)降低放大器的 增益，以及，在低增益調(diào)整區(qū)域中時(shí)，是利用提高轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)gm3而降低轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)gm2來(lái)降低 放大器的增益。同理，將增益由最小值調(diào)整至最大值的過(guò)程(Vs3變化至Vsl)中，也是利用 上述的方式進(jìn)行控制因此不再贅述。 另外，雖然本發(fā)明的實(shí)施例是以第一雙極結(jié)型晶體管Q1A與第二雙極結(jié)型晶體管 Q1B連接形成差動(dòng)對(duì)，在此技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以很輕易地利用其他晶體管(例如場(chǎng) 效應(yīng)晶體管)來(lái)取代。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提出一種高線性度的可調(diào)增益低噪聲放大器，在高增益調(diào)整區(qū)域 中時(shí)，利用改變可變電阻(RL)的電阻值來(lái)改變放大器的增益，在低增益調(diào)整區(qū)域中時(shí)，改 變轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)gm3與gm2來(lái)改變?cè)鲆?。因此，利用本發(fā)明的放大器可在低增益時(shí)提供低的噪 聲指數(shù)。并且，相較于公知公知高線性度可調(diào)增益放大器，在相同的噪聲指數(shù)(NF)下，可提 供較大的增益調(diào)整范圍，進(jìn)而達(dá)到較低的功率損粍、較小的布局面積及較低線性度的要求 等功效。 綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā) 明的保護(hù)范圍當(dāng)視 利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，包括一增益調(diào)整控制電路，用以接收一增益調(diào)整電壓，進(jìn)而產(chǎn)生一電阻值調(diào)整信號(hào)以及一電流引導(dǎo)控制信號(hào)，其中當(dāng)該增益調(diào)整電壓在一高增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，調(diào)整該電阻值調(diào)整信號(hào)并且固定該電流引導(dǎo)控制信號(hào)，當(dāng)該增益調(diào)整電壓在一低增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，調(diào)整該電流引導(dǎo)控制信號(hào)并且固定該電阻值調(diào)整信號(hào)；一負(fù)載電路，包括多個(gè)可變電阻，用以根據(jù)該電阻值調(diào)整信號(hào)調(diào)整所述多個(gè)可變電阻的電阻值；一電流引導(dǎo)電路，利用多個(gè)電流路徑連接至該負(fù)載電路，用以根據(jù)該電流引導(dǎo)控制信號(hào)調(diào)整所述多個(gè)電流路徑之間的電流比例，其中該電流引導(dǎo)電路具有差動(dòng)信號(hào)輸出端；以及一輸入電路，連接至該電流引導(dǎo)電路，其中該輸入電路具有差動(dòng)信號(hào)輸入端。
2. 如權(quán)利要求1所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中，當(dāng)該增益調(diào)整電壓在 該高增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，用以利用該電阻值調(diào)整信號(hào)來(lái)降低該負(fù)載電路中所述多個(gè)可變電阻 的電阻值，進(jìn)而調(diào)降該可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器的一增益值。
3. 如權(quán)利要求1所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中，當(dāng)該增益調(diào)整電壓在 該低增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，用以利用該電流引導(dǎo)控制信號(hào)調(diào)整所述多個(gè)電流路徑之間的電流比 例，使得該電流引導(dǎo)電路中多個(gè)晶體管的轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)產(chǎn)生變化，進(jìn)而調(diào)整該可調(diào)增益低噪聲 共發(fā)共基放大器的該增益值。
4. 一種可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，包括 第一雙極結(jié)型晶體管；第二雙極結(jié)型晶體管，該第一雙極結(jié)型晶體管與該第二雙極結(jié)型晶體管的基極為一差 動(dòng)信號(hào)輸入端；兩個(gè)發(fā)射極電阻，所述發(fā)射極電阻的第一端分別連接至該第一雙極結(jié)型晶體管與該第 二雙極結(jié)型晶體管的發(fā)射極，所述發(fā)射極電阻的第二端連接至一第一節(jié)點(diǎn)； 一第一電流源，連接于該第一節(jié)點(diǎn)與一接地端之間； 一第一可變電阻；一第一 n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極接收一柵極電壓，其源極連接至該第一雙極結(jié)型晶 體管的集電極，以及，其漏極與一電源電壓之間連接該第一可變電阻；一第二n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極接收一電流引導(dǎo)控制信號(hào)，其源極連接至該第一雙 極結(jié)型晶體管的集電極，以及，其漏極連接至該電源電壓；一第二可變電阻；一第三n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極接收該電流引導(dǎo)控制信號(hào)，源極連接至該第二雙極 結(jié)型晶體管的集電極，其漏極連接至該電源電壓；一第四n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極接收該柵極電壓，其源極連接至該第二雙極結(jié)型晶 體管的集電極，以及，其漏極與該電源電壓之間連接該第二可變電阻；以及一增益調(diào)整控制電路，用以接收一增益調(diào)整電壓，進(jìn)而產(chǎn)生該電流引導(dǎo)控制信號(hào)，以及 一電阻值調(diào)整信號(hào)用以調(diào)整該第一可變電阻與該第二可變電阻；其中，該第一 n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管與該第四n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極成為一差動(dòng)信號(hào)輸 出端。
5. 如權(quán)利要求4所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中還包括一第二電流源連接于該電源電壓與該第一雙極結(jié)型晶體管集電極之間，以及，一第三電流源連接于該電源電壓與該第二雙極結(jié)型晶體管集電極之間。
6. 如權(quán)利要求4所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中該第一可變電阻為一第一 P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極用以接收該電阻值調(diào)整信號(hào)，其源極與漏極為該第一可變電阻的兩端。
7. 如權(quán)利要求4所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中該第一可變電阻包括一第二 P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極用以接收該電阻值調(diào)整信號(hào)，其源極與漏極為該第一可變電阻的兩端；以及一第三P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其源極連接至該第二 P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極，其漏極與柵極連接至該第二 P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極。
8. 如權(quán)利要求4所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中該第一可變電阻包括一第四P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極接收該電阻值調(diào)整信號(hào)，其源極與漏極為該第一可變電阻的兩端；以及一多晶硅電阻，其兩端分別連接至該第四P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與漏極。
9. 如權(quán)利要求4所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中當(dāng)該增益調(diào)整電壓在一高增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，調(diào)整該電阻值調(diào)整信號(hào)并且固定該電流引導(dǎo)控制信號(hào)，當(dāng)該增益調(diào)整電壓在一低增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，調(diào)整該電流引導(dǎo)控制信號(hào)并且固定該電阻值調(diào)整信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求9所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中當(dāng)該增益調(diào)整電壓在該高增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，以該電阻值調(diào)整信號(hào)來(lái)降低該第一可變電阻與該第二可變電阻的電阻值，進(jìn)而調(diào)降該可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器的增益值。
11. 如權(quán)利要求9所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中，當(dāng)該增益調(diào)整電壓在該低增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，用以利用該電流引導(dǎo)控制信號(hào)來(lái)降低該第一n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管與該第四n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)，并增加該第二 n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管與該第三n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)導(dǎo)參數(shù)，進(jìn)而調(diào)降該可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器的該增益值。
12. 如權(quán)利要求9所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中該增益調(diào)整控制電路包括一控制單元、一電阻值調(diào)整電路、以及一電流引導(dǎo)控制電路，其中，當(dāng)該增益調(diào)整電壓在該高增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，該控制單元控制該電阻值調(diào)整電路改變?cè)撾娮柚嫡{(diào)整信號(hào)，以及當(dāng)該增益調(diào)整電壓在該低增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，該控制單元控制該電流引導(dǎo)控制電路改變?cè)撾娏饕龑?dǎo)控制信號(hào)。
13. 如權(quán)利要求12所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中該電阻值調(diào)整電路包括一運(yùn)算放大器；一參考電阻，連接于該電源電壓以及該運(yùn)算放大器的第一輸入端之間；一第一可調(diào)電流源，連接于該運(yùn)算放大器的第一輸入端與該接地端之間；一第五P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其源極連接至該電源電壓，其柵極連接至該運(yùn)算放大器的輸出端用以接收該電阻值調(diào)整信號(hào)，以及，其漏極連接至該運(yùn)算放大器的第二輸入端；以及一第二可調(diào)電流源，連接于該運(yùn)算放大器的第二輸入端與該接地端之間。
14. 如權(quán)利要求13所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中該電流引導(dǎo)控制電路包括一第五n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其漏極連接至該電源電壓，其柵極接收該柵極電壓，以及，其源極連接至一第二節(jié)點(diǎn)；一第六n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其漏極與柵極連接，并產(chǎn)生該電流引導(dǎo)控制信號(hào)，以及，其源極連接至該第二節(jié)點(diǎn)； 一第三可調(diào)電流源，連接于該電源電壓與該第六n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極之間；以及一第四電流源，連接于該第二節(jié)點(diǎn)與該接地端之間。
15. 如權(quán)利要求14所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，其中當(dāng)該增益調(diào)整電壓在該高增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，該控制單元用以調(diào)整該第一可調(diào)電流源與該第二可調(diào)電流源的一電流比率，以及，當(dāng)該增益調(diào)整電壓在該低增益調(diào)整區(qū)域時(shí)，該控制單元調(diào)整該第三可調(diào)電流源。
16. 如權(quán)利要求4所述的可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器，該可調(diào)增益低噪聲共發(fā)共基放大器應(yīng)用于一電視調(diào)諧器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可調(diào)增益低噪聲放大器。此放大器為共發(fā)共基放大器，包括增益調(diào)整控制電路，用以接收一增益調(diào)整電壓，進(jìn)而產(chǎn)生一電阻值調(diào)整信號(hào)以及該電流引導(dǎo)控制信號(hào)；負(fù)載電路，包括多個(gè)可變電阻，用以根據(jù)該電阻值調(diào)整信號(hào)調(diào)整所述多個(gè)可變電阻的電阻值；電流引導(dǎo)電路，利用多個(gè)電流路徑連接至該負(fù)載電路，用以根據(jù)該電流引導(dǎo)控制信號(hào)調(diào)整所述多個(gè)電流路徑之間的電流比例，其中該電流引導(dǎo)電路具有差動(dòng)信號(hào)輸出端；以及輸入電路，連接至該電流引導(dǎo)電路，其中該輸入電路具有差動(dòng)信號(hào)輸入端。本發(fā)明的放大器可在低增益時(shí)提供低的噪聲指數(shù)，且可提供較大的增益調(diào)整范圍，進(jìn)而達(dá)到較低的功率損秏、較小的布局面積及較低線性度的要求等功效。
文檔編號(hào)H03F3/45GK101697479SQ20091020905
公開(kāi)日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者詹維嘉 申請(qǐng)人:凌陽(yáng)科技股份有限公司;