CN101119100A - 一种具有温度补偿的高增益宽带放大器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，包括传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路，与所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中分压电阻21串联连接的二极管13，所述二极管13的集电极通过分压电阻21与所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中晶体管11的基极连接，所述二极管13的集电极与自身基极连接，所述二极管13的射极通过分流电阻24和镇流电阻23与晶体管11的射极连接，通过分流电阻24与晶体管12的基极连接，通过镇流电阻25与晶体管12的射极连接。利用本发明，减小了放大器电路的负反馈，提高了放大器电路的增益，减小了因晶体管11和12结压降变化引起的基极电流的变化，起到了补偿电路温度特性的作用。
Description
技术领域
本发明涉及晶体管放大器电路技术领域，尤其涉及一种具有温度补偿的高增益宽带放大器电路。
背景技术
在通信技术领域中，高增益宽带放大器电路在许多通信设备中有着广泛的应用。其中，传统的基于达林顿管的常规射频宽带放大器电路是目前应用最为广泛的高增益宽带放大器电路。
如图1所示，图1为传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路的示意图。该放大器电路包括一个双极晶体管11和一个双极晶体管12，晶体管11和12二者串联连接。输入信号从输入端RFin输入给晶体管11的基极。晶体管11的基极与由电阻21和22构成的偏置电路相连接，由电阻21和22的比值确定该放大器电路的静态工作点。晶体管11的射极通过一个镇流电阻23连接于晶体管12的基极，并通过镇流电阻23和分流电阻24接地。晶体管12的射极通过镇流电阻25接地。晶体管12的集电极与晶体管11的集电极及电阻22相连接，并在输出端RFout提供一个输出信号。
在图1所示的传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中，温度的变化会引起晶体管11和12eb结压降的变化，从而导致输出特性随温度有较大的变化。而且，由于该放大器电路用作宽带放大器电路，为了有较大的输出功率，电阻22与电阻21的比值不能太大，所以需要在放大器电路中引入负反馈，致使放大器电路处于深度负反馈状态，进而导致放大器电路的增益变小，严重影响了放大器电路的增益。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，以提高放大器电路的增益。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，包括传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路，该电路还包括：
与所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中分压电阻21串联连接的二极管13，所述二极管13的集电极通过分压电阻21与所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中晶体管11的基极连接，所述二极管13的集电极与自身基极连接，所述二极管13的射极通过分流电阻24和镇流电阻23与晶体管11的射极连接，通过分流电阻24与晶体管12的基极连接，通过镇流电阻25与晶体管12的射极连接。
所述分压电阻21与跨接于晶体管11基极和集电极之间的另一分压电阻22之间的比值为传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中比值的一半。
所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路包括：一个双极晶体管11和一个双极晶体管12，晶体管11和12二者串联连接；输入信号从输入端RFin输入给晶体管(11)的基极；晶体管(11)的基极与由电阻21和22构成的偏置电路相连接，由电阻21和22的比值确定该放大器电路的静态工作点；晶体管11的射极通过一个镇流电阻23连接于晶体管12的基极，并通过镇流电阻23和分流电阻24接地；晶体管12的射极通过镇流电阻25接地；晶体管12的集电极与晶体管11的集电极及电阻22相连接，并在输出端RFout提供一个输出信号。
所述二极管13为晶体管的eb结，或为将晶体管的b和c并联后形成的eb结。
所述晶体管11和12为Si双极晶体管，或为GaAs HBT双极晶体管，或为SiGe HBT双极晶体管，或为InP HBT双极晶体管。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、利用本发明，通过在传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路的偏置电路中，增加一个由晶体管的eb结或bc并联的eb结构成的二极管13，使放大器电路中电阻22与电阻21的比值提高了约一倍，而电路的直流工作点不变，大大减小了放大器电路的负反馈，进而大大提高了放大器电路的增益。
2、利用本发明，通过在传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路的偏置电路中，增加一个由晶体管的eb结或bc并联的eb结构成的二极管13，当温度变化的时候，二极管13的结压降也和传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路的晶体管11和12同步变化，因而部分补偿了由于晶体管11和12结压降变化对放大器电路的影响，有效地减小了因晶体管11和12结压降变化引起的基极电流的变化，起到了补偿电路温度特性的作用。
3、本发明提供的具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，其输出功率随温度变化很小，频率在低频到2GHz以内几乎没有变化。而传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路，其输出功率随温度变化则略显明显。
4、本发明提供的具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，由于加入了晶体管13，不但有助于减小反馈量，同时对放大器电路起到了温度补偿的作用，所以本发明提供的具有温度补偿的高增益宽带放大器电路与传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路相比，具有更好的温度特性。
5、本发明提供的具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，其放大器的噪声系数也较低，工作频段内在4dB以下。
附图说明
图1为传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路的示意图；
图2为本发明提供的具有温度补偿的高增益宽带放大器电路的示意图；
图3为本发明提供的放大器电路与传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路增益仿真曲线对比示意图；
图4为传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路在不同温度下输出功率仿真曲线示意图；
图5为本发明提供的放大器电路在不同温度下输出功率仿真曲线示意图；
图6为本发明提供的放大器电路噪声系数仿真曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图2所示，图2为本发明提供的具有温度补偿的高增益宽带放大器电路的示意图，该电路在传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中增加了一个由晶体管的eb结构成的二极管13，或一个由晶体管的b和c并联形成的eb结构成的二极管13，该电路包括：
与所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中分压电阻21串联连接的二极管13，所述二极管13的集电极通过分压电阻21与所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中晶体管11的基极连接，所述二极管13的集电极与自身基极连接，所述二极管13的射极通过分流电阻24和镇流电阻23与晶体管11的射极连接，通过分流电阻24与晶体管12的基极连接，通过镇流电阻25与晶体管12的射极连接。
所述分压电阻21与跨接于晶体管11基极和集电极之间的另一分压电阻22之间的比值大约为传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中比值的一半。一般情况下，分压电阻21与22的比值为传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中比值的一半。
所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路如图1所示，包括一个双极晶体管11和一个双极晶体管12，晶体管11和12二者串联连接；输入信号从输入端RFin输入给晶体管11的基极；晶体管11的基极与由电阻21和22构成的偏置电路相连接，由电阻21和22的比值确定该放大器电路的静态工作点；晶体管11的射极通过一个镇流电阻23连接于晶体管12的基极，并通过镇流电阻23和分流电阻24接地；晶体管12的射极通过镇流电阻25接地；晶体管12的集电极与晶体管11的集电极及电阻22相连接，并在输出端RFout提供一个输出信号。
所述二极管13可以为晶体管的eb结，也可以为将晶体管的b和c并联后形成的eb结。
所述晶体管11和12为Si双极晶体管，也可以为GaAs HBT、SiGeHBT、InP HBT等双极晶体管。
作为实现本发明的一种优选实施方式，本发明提供的放大器电路中各元器件可以取表1中的值，表1具体如下所示：
| R1 | 900Ω |
| R2 | 1000Ω |
| R3 | 3Ω |
| R4 | 50Ω |
| R5 | 2Ω |
| Q1 | 1只(单元管) |
| Q2 | 8只(单元管) |
| Q3 | 1只(单元管) |
表1
相对于传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路，本发明提供的放大器电路具有增益高，输出功率稳定，温度变化对输出功率影响小，具有温度补偿作用，且放大器的噪声系数低等优点。
为了更加清楚地说明本发明提供的放大器电路相对于传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路所具有的优点，下面结合附图进一步详细说明。
如图3所示，图3为本发明提供的放大器电路与传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路增益仿真曲线对比示意图。从图3可以看出，本发明提供的放大器电路的增益明显高于传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路的增益。
如图4和图5所示，图4为传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路在不同温度下输出功率仿真曲线示意图，图5为本发明提供的放大器电路在不同温度下输出功率仿真曲线示意图。从图4和图5可以看出，当温度分别为-40℃，25℃，85℃时，受温度变化的影响，放大器的输出功率有所变化。本发明提供的放大器电路输出功率随温度变化较小，频率在低频到2GHz以内几乎没有变化，而传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路输出功率随温度变化则略显明显。
如图6所示，图6为本发明提供的放大器电路噪声系数仿真曲线示意图。从图6可以看出，本发明提供的放大器电路的噪声系数也较低，工作频段内在4dB以下。
Claims (5)
1.一种具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，包括传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路，其特征在于，该电路还包括：
与所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中分压电阻(21)串联连接的二极管(13)，所述二极管(13)的集电极通过分压电阻(21)与所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中晶体管(11)的基极连接，所述二极管(13)的集电极与自身基极连接，所述二极管(13)的射极通过分流电阻(24)和镇流电阻(23)与晶体管(11)的射极连接，通过分流电阻(24)与晶体管(12)的基极连接，通过镇流电阻(25)与晶体管(12)的射极连接。
2.根据权利要求1所述的具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，其特征在于，所述分压电阻(21)与跨接于晶体管(11)基极和集电极之间的另一分压电阻(22)之间的比值为传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路中比值的一半。
3.根据权利要求1所述的具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，其特征在于，所述传统的基于达林顿管常规射频宽带放大器电路包括：
一个双极晶体管(11)和一个双极晶体管(12)，晶体管(11)和(12)二者串联连接；输入信号从输入端RFin输入给晶体管(11)的基极；晶体管(11)的基极与由电阻(21)和(22)构成的偏置电路相连接，由电阻(21)和(22)的比值确定该放大器电路的静态工作点；晶体管(11)的射极通过一个镇流电阻(23)连接于晶体管(12)的基极，并通过镇流电阻(23)和分流电阻(24)接地；晶体管(12)的射极通过镇流电阻(25)接地；晶体管(12)的集电极与晶体管(11)的集电极及电阻(22)相连接，并在输出端RFout提供一个输出信号。
4.根据权利要求1所述的具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，其特征在于，所述二极管(13)为晶体管的eb结，或为将晶体管的b和c并联后形成的eb结。
5.根据权利要求1所述的具有温度补偿的高增益宽带放大器电路，其特征在于，所述晶体管(11)和(12)为Si双极晶体管，或为GaAs HBT双极晶体管，或为SiGe HBT双极晶体管，或为InP HBT双极晶体管。
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