CN101569090B - 放大设备 - Google Patents

放大设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101569090B
CN101569090B CN2006800567650A CN200680056765A CN101569090B CN 101569090 B CN101569090 B CN 101569090B CN 2006800567650 A CN2006800567650 A CN 2006800567650A CN 200680056765 A CN200680056765 A CN 200680056765A CN 101569090 B CN101569090 B CN 101569090B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
along separate
separate routes
raises
amplifying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2006800567650A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101569090A (zh
Inventor
J·科科维奥里
J·里纳南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Technologies Oy
Original Assignee
Nokia Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Oyj filed Critical Nokia Oyj
Publication of CN101569090A publication Critical patent/CN101569090A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101569090B publication Critical patent/CN101569090B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/42—Modifications of amplifiers to extend the bandwidth
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

一种放大设备，包括具有第一分路升高电路的第一放大电路以及具有第二分路升高电路的第二放大电路，其中该放大设备配置用于提供工作带宽，第一和第二放大电路对其上的信号进行放大，并且其中第二分路升高电路配置用于使用至少部分第一分路升高电路。

Description

放大设备
技术领域
本发明涉及一种放大设备和放大方法。
背景技术
一种用于超宽带应用的低噪放大器可以包括两个级联的放大器，其中每个放大器具有分路升高负载(shunt-peak load)。当在第二放大器中利用分路升高负载时，需要附加的负载电感器，其相对于晶体管和其他无源组件耗费很大的硅面积。
在结构遭受较差的频率响应的情况下，第二级可以省略电感器。
在该说明书中对之前出版的文档的列出或讨论不应作为对该文档是现有技术的一部分或公知常识的承认。
发明内容
根据第一方面，提供一种放大设备，包括
具有第一分路升高电路(shunt-peak circuitry)的第一放大电路以及具有第二分路升高电路的第二放大电路，其中该放大设备配置用于提供工作带宽，第一和第二放大电路对其上的信号进行放大，并且其中第二分路升高电路配置用于使用至少部分第一分路升高电路。
第二分路升高电路使用的部分第一分路升高电路可以包括电感元件。
第一分路升高电路可以包括第一负载路径，其具有与电感元件串联的第一电阻元件，并且其中第二分路升高电路可以包括第二负载路径，其具有与第一分路升高电路的电感元件串联的第二电阻元件。
第一和第二负载路径可以配置用于将第一和第二放大电路的各个输出耦合至电源。
第一分路升高电路可以包括第一电容元件并且第二分路升高电路可以包括第二电容元件。
第一电容元件可以配置为与第一负载路径并联，并且第二电容元件可以配置为与第二负载路径并联。
第一电容元件可以配置用于将第一放大电路的输出耦合至电源，并且第二电容元件可以配置用于将第二放大电路的输出耦合至电源。
第一放大电路可以包括差分放大器的正极侧或负极侧中一个的部分，并且第二放大电路可以包括差分放大器的正极侧和负极侧中另一个的部分。
根据第二方面，提供一种放大方法，包括
使用第一和第二分路升高电路以及第一和第二放大电路来提供工作带宽；以及
在第二分路升高电路中使用至少部分第一分路升高电路。
根据第三方面，提供一种放大设备，包括
第一放大装置，具有第一分路升高装置以及第二放大装置，具有第二分路升高装置，其中放大设备配置用于提供工作带宽，第一和第二放大装置对工作带宽上的信号进行放大，并且其中第二分路升高装置配置用于使用至少部分第一分路升高装置。
根据第四方面，提供一种放大方法，包括
使用第一和第二放大电路以及第一和第二分路升高电路来放大工作带宽上的信号的步骤；以及
在第二分路升高电路中使用至少部分第一分路升高电路的步骤。
本发明单独地或以各种组合包括一个或多个方面、实施方式或特征，而不论是否组合地或单独地特别说明(包括声明)。
上述概述是示例性和非限制性的。
附图说明
现在，仅通过示例的方式、参考附图进行描述，在附图中：
图1A示出了具有谐振负载的低噪放大器的电路图；
图1B示出了图1A的放大器的等效电路；
图2示出了具有分路升高负载的放大器的等效电路；
图3示出了两个级联的图2所示类型的放大器的等效电路；
图4示出了第一级具有分路升高负载并且第二级具有RC负载的放大器的等效电路；
图5示出了具有共享的分路升高负载的放大设备的等效电路；
图6示出了图2至图5的放大器电压增益(以dB为单位)如何随频率改变；
图7示出了具有定标的电压增益的图6的部分；
图8示出了具有针对图5的放大设备的参数改变的附加轨迹的图6的部分；
图9示出了具有共享的分路升高负载的差分放大设备；
图10示出了表示方法的流程图。
具体实施方式
图1A和图1B示出了具有谐振负载12的电感退化低噪放大器10。
低噪放大器的谐振负载12包括电阻器14、电感器16和电容器18。谐振频率由电感器16和电容器18设置。-3dB带宽通常是几百MHz，并且其取决于由电阻器14的值限定的谐振负载12的阻抗水平。可以通过降低电阻器14的值增加带宽。
谐振负载12的工作带宽对于例如超宽带(UWB)的宽带应用来说太窄。为此，可以使用图2中所示的分路升高负载22。分路升高负载22包括第一路径24，其将放大器20的输出节点26耦合至电源28，第一路径24包括串联的电阻器30和电感器32；还包括第二路径34，其将输出节点26耦合至电源28，第二路径34包括电容器36。分路升高负载22的操作通过选择电阻器30和电感器32的合适值来优化。
电容器36表示输出节点26上的所有电容负载。通过由电阻器30和电容器36形成的极来限制最大工作频率。电阻器30的值不能太大，从而避免使最大工作频率降级。因此，分路升高负载22的阻抗水平是有限的。在现代深亚微米CMOS工艺中，单个晶体管的自增益是低的。结果，例如，从具有分路升高负载22的单级放大器获得的电压增益比从具有RLC谐振器的窄带放大器获得的低。因此，需要第二级放大器来获得足够的增益和信号摆幅，如图3和图4所示。
图3示出了两个如图2所示类型的级联的放大器20a、20b。由于在第二放大器20b中使用分路升高负载22b，则需要附加的负载电感器32b，相比于晶体管和其他无源组件，该电感器32b耗费了太多的硅面积。该集成电路(IC)的面积可能约为用于图2的放大器20的集成电路面积的两倍。
可替换地，第二级可以省略电感器，如图4所示。该结构遭受比具有类似的电阻器30c和电容器36c值的基础分路升高负载更差的频率响应。
图5示出了具有共享的分路升高负载的放大设备100的等效电路。
放大设备100包括具有第一分路升高电路106的第一放大电路102和具有第二分路升高电路108的第二放大电路104。第一和第二分路升高电路106、108配置用于最大化第一和第二放大电路102、104的工作带宽。
第一分路升高电路106包括具有与电感元件114串联的第一电阻元件112的第一负载路径110。第二分路升高电路108包括具有与第一分路升高电路106的电感元件114串联的第二电阻元件118的第二负载路径116。第一负载路径110配置用于将第一放大电路102的输出120耦合至电源122。第二负载路径116配置用于将第二放大电路104的输出124耦合至电源122。第一分路升高电路106包括第一电容元件126，并且第二分路升高电路108包括第二电容元件128。第一电容元件126配置为与第一负载路径110并联，并且第二电容元件128配置为与第二负载路径116并联。第一电容元件126配置用于将第一放大电路102的输出120耦合至电源122，并且第二电容元件128配置用于将第二放大电路104的输出124耦合至电源122。
这样，第二分路升高电路108配置为使用第一分路升高电路106的电感元件114。这具有两个主要益处。其一，相比于图2的具有分路升高负载的单级放大器，该配置导致更宽的工作带宽以及增加的增益。其二，不需要附加的电感器。因此，第二级放大器所需的硅面积没有显著增加总布局面积。
图6示出了图2至图5的放大器电压增益(以dB为单位)如何随频率改变。
图5的放大设备100具有如图6所示的低频极。此外，在较高频处存在零值，其消除了低频极的影响并且导致几GHz的特定频率区域处的平坦增益响应。
相比于具有分路升高负载的单级放大器(如图2所示放大器)的带宽，平坦区域尤其扩展了带宽。也获得了增益的增加。因为第二级放大器的晶体管和电阻器的物理大小显著小于电感器的布局大小，在不付出显著增加布局面积的代价的情况下，获得了增益/带宽的改进。
相比于图3和图4的放大器，放大设备100在具有一致分量值的高频处提供了较低的增益，如图6所示。当图2至图5的放大器的增益响应定标到感兴趣频带处的0dB，则放大设备100具有最高-3dB的截止频率，如图7所示。此外，可以通过增加电阻元件112、118的值，为平坦频率区域处的较高增益平衡放大设备100的高通频率，如图8所示。此外，如果第一和第二放大电路102、104的增益(gm)增加，则增益和带宽都增加。
因此，在需要宽的工作带宽但不能增加片上电感器数量的情况下，设备100提供了改进的放大器总体性能。
图9示出了具有共享的分路升高负载的差分放大设备200。设备200包括正极侧202和负极侧204。
正极侧202包括放大电路206、第一分路升高电路208和第二分路升高电路210。第一分路升高电路208包括与电感元件214串联的电阻元件212。第二分路升高电路210包括电阻元件216和电容元件218。第二分路升高电路210的电阻元件216被耦合至负极侧204的第一分路升高电路220的电感元件219。
负极侧204包括放大电路222、第一分路升高电路224和第二分路升高电路226。第一分路升高电路224包括与电感元件219串联的电阻元件228。第二分路升高电路226包括电阻元件228和电容元件230。第二分路升高电路226的电阻元件228被耦合至正极侧202的第一分路升高电路206的电感元件214。
放大设备200旨在用作超宽带接收器中的本地振荡器缓冲器。由于正极侧和负极侧之间的180度相移，正极侧的分路升高电路交叉连接至负极侧的分路升高电路。
在变形中，两个电感元件214、218可以是单个差分电感器的一部分。
图10示出了表示放大方法的流程图，包括(1002)使用第一分路升高电路和第二分路升高电路以最大化第一放大电路和第二放大电路的工作带宽，并且(1004)在第二分路升高电路中使用至少部分第一分路升高电路。
本发明适用于无线接收器、集成电路、低噪放大器、缓冲器以及具有宽带工作带宽的应用，例如宽带码分多址(WCDMA)、超宽带(UWB)以及无线局域网(WLAN)系统。应该指出，本发明不仅限于互补金属氧化硅(CMOS)低噪放大器，并且还可以在所有两级放大器(例如本地振荡器(LO)缓冲器)以及各种半导体技术(例如，双极结型晶体管(BJT)技术)中使用。
应该理解，前述电路可以具有除了所述功能之外的其他功能，并且这些功能可以由相同的电路执行。
因此，申请人单独地公开了在这里描述的每个独立的特征以及两个或更多此类特征的任何组合以达到这样的程度，即，此类特征或组合能够基于本说明书、按照本领域的技术人员的公知常识而作为整体来实现，而不论此类特征或特征的组合是否解决这里公开的任何问题，并且不是对于权利要求书范围的限制。申请人指示本发明的多个方面可以包括任何此类独立的特征或特征的组合。根据前面的描述，对于本领域的技术人员明显的是：可以在本发明的范围内进行各种修改。
虽然已经示出、描述并指出了如应用于本发明优选实施方式的基本的新颖性特征，但是应该理解对所述设备和方法的形式以及细节上的各种省略、替换和改变可以由本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的情况下做出。例如，明确指出：以基本相同的方式执行基本相同的功能来实现相同的结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合处于本发明的范围之内。而且，应该认识到，结合公开的本发明的任何形式或实施方式示出的和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以并入任何其他公开的或描述的或建议的形式或实施方式中作为设计的一般性选择。因此，旨在仅如由所附权利要求书的范围所指示的那样进行限制。此外，在权利要求书中，装置加功能语句旨在将这里描述的结构覆盖为执行记载的功能，并且不仅是结构性等同物，还有等同的结构。因此，尽管螺钉和螺栓可能不是结构性等同物，其中螺钉采用圆柱表面来将木质部分紧固到一起，而螺栓采用螺旋表面，在紧固木质部分的环境中，螺钉和螺栓可以是等同的结构。

Claims (13)

1.一种放大设备，包括：
具有第一分路升高电路的第一放大电路；以及
具有第二分路升高电路的第二放大电路，
其中所述第二分路升高电路配置用于使用至少部分所述第一分路升高电路，以及
其中所述第一分路升高电路包括第一负载路径，其具有与电感元件串联的第一电阻元件，并且其中所述第二分路升高电路包括第二负载路径，其具有与所述第一分路升高电路的所述电感元件串联的第二电阻元件。
2.根据权利要求1所述的放大设备，其中所述第一和第二负载路径配置用于将所述第一和第二放大电路的各个输出耦合至电源。
3.根据前述任一权利要求所述的放大设备，其中所述第一分路升高电路包括第一电容元件并且所述第二分路升高电路包括第二电容元件。
4.根据权利要求3所述的放大设备，其中所述第一电容元件配置为与所述第一负载路径并联，并且所述第二电容元件配置为与所述第二负载路径并联。
5.根据权利要求3所述的放大设备，其中所述第一电容元件配置用于将所述第一放大电路的输出耦合至电源，并且所述第二电容元件配置用于将所述第二放大电路的输出耦合至电源。
6.根据权利要求1或2所述的放大设备，其中所述第一放大电路包括差分放大器正极侧或负极侧中一个的部分，并且所述第二放大电路包括所述差分放大器正极侧和负极侧中另一个的部分。
7.一种放大方法，包括：
使用第一和第二放大电路以及第一和第二分路升高电路来放大信号；以及
在所述第二分路升高电路中使用至少部分所述第一分路升高电路，
其中所述第一分路升高电路包括第一负载路径，其具有与电感元件串联的第一电阻元件，并且其中所述第二分路升高电路包括第二负载路径，其具有与所述第一分路升高电路的所述电感元件串联的第二电阻元件。
8.根据权利要求7所述的放大方法，其中所述第一和第二负载路径配置用于将所述第一和第二放大电路的各个输出耦合至电源。
9.根据权利要求7或8所述的放大方法，其中所述第一分路升高电路包括第一电容元件并且所述第二分路升高电路包括第二电容元件。
10.根据权利要求9所述的放大方法，其中所述第一电容元件配置为与所述第一负载路径并联，并且所述第二电容元件配置为与所述第二负载路径并联。
11.根据权利要求9所述的放大方法，其中所述第一电容元件配置用于将所述第一放大电路的输出耦合至电源，并且所述第二电容元件配置用于将所述第二放大电路的输出耦合至电源。
12.一种放大设备，包括：
具有第一分路升高装置的第一放大装置；以及
具有第二分路升高装置的第二放大装置，
其中所述第二分路升高装置配置用于使用至少部分所述第一分路升高装置，以及
其中所述第一分路升高装置包括第一负载路径装置，其具有与电感装置串联的第一电阻装置，并且其中所述第二分路升高装置包括第二负载路径装置，其具有与所述第一分路升高装置的所述电感装置串联的第二电阻装置。
13.一种放大方法，包括：
使用第一和第二放大电路以及第一和第二分路升高电路来放大工作带宽上的信号的步骤；以及
在所述第二分路升高电路中使用至少部分所述第一分路升高电路的步骤，
其中所述第一分路升高电路包括第一负载路径，其具有与电感元件串联的第一电阻元件，并且其中所述第二分路升高电路包括第二负载路径，其具有与所述第一分路升高电路的所述电感元件串联的第二电阻元件。
CN2006800567650A 2006-12-22 2006-12-22 放大设备 Active CN101569090B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2006/012451 WO2008077417A1 (en) 2006-12-22 2006-12-22 An amplification apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101569090A CN101569090A (zh) 2009-10-28
CN101569090B true CN101569090B (zh) 2011-11-02

Family

ID=37776868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800567650A Active CN101569090B (zh) 2006-12-22 2006-12-22 放大设备

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8085096B2 (zh)
EP (1) EP2113141B1 (zh)
CN (1) CN101569090B (zh)
AT (1) ATE490593T1 (zh)
CA (1) CA2672949A1 (zh)
DE (1) DE602006018675D1 (zh)
WO (1) WO2008077417A1 (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6311145B1 (en) * 1999-06-17 2001-10-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optimal design of an inductor and inductor circuit
US6624699B2 (en) * 2001-10-25 2003-09-23 Broadcom Corporation Current-controlled CMOS wideband data amplifier circuits
US7005920B2 (en) * 2003-10-30 2006-02-28 Scintera Network Programmable passive inductor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3122692A (en) * 1960-04-14 1964-02-25 Bendix Corp Motor control circuit
US4321553A (en) * 1979-03-21 1982-03-23 Ford Aerospace & Communications Corp. Wide bandwidth low distortion amplifier
GB2177274B (en) * 1984-10-01 1988-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Amplifier for high frequency signal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6311145B1 (en) * 1999-06-17 2001-10-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optimal design of an inductor and inductor circuit
US6624699B2 (en) * 2001-10-25 2003-09-23 Broadcom Corporation Current-controlled CMOS wideband data amplifier circuits
US7005920B2 (en) * 2003-10-30 2006-02-28 Scintera Network Programmable passive inductor

Also Published As

Publication number Publication date
CN101569090A (zh) 2009-10-28
US20100097140A1 (en) 2010-04-22
EP2113141B1 (en) 2010-12-01
US8085096B2 (en) 2011-12-27
DE602006018675D1 (de) 2011-01-13
ATE490593T1 (de) 2010-12-15
EP2113141A1 (en) 2009-11-04
WO2008077417A1 (en) 2008-07-03
CA2672949A1 (en) 2008-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4956059B2 (ja) 可変利得増幅器
US20130314164A1 (en) Low-Noise Amplifier with Impedance Boosting Circuit
US9219452B2 (en) Dual mode receiver with RF splitter using programmable passive components
US20190229682A1 (en) Low Dropout Voltage Regulator for Highly Linear Radio Frequency Power Amplifiers
US7579913B1 (en) Low power comsumption, low noise and high power gain distributed amplifiers for communication systems
CN101997495A (zh) 用以适应性地偏置通信系统的可适性偏置电路
US8433259B2 (en) Gyrator circuit, wide-band amplifier and radio communication apparatus
WO2007049391A1 (ja) 分布型増幅器および集積回路
TW201424256A (zh) 高頻電力放大器
JP2009165100A (ja) 高周波増幅器及び高周波モジュール並びにそれらを用いた移動体無線機
JP2009165100A5 (zh)
JP5109895B2 (ja) 増幅回路及び受信装置
CN101569090B (zh) 放大设备
KR20100027847A (ko) 가변 용량 다이오드를 이용한 저잡음 증폭기 및 이의 구동 방법
Chen et al. A 90-${\hbox {dB}}\Omega $10-Gb/s Optical Receiver Analog Front-End in a 0.18-$\mu {\hbox {m}} $ CMOS Technology
US8279000B2 (en) Radio-frequency amplifier
US8339205B1 (en) Low power wide-band amplifier with reused current
JP2019154012A (ja) 電力増幅回路及び電力増幅器
KR101552896B1 (ko) 광대역 증폭기
JP5484206B2 (ja) 差動増幅回路
KR20040052302A (ko) 대역폭 향상을 위한 소오스 폴로워 구조의 전치 증폭기
CN108011595A (zh) 一种北斗与gps双导航系统及其级间匹配及低噪声放大设备
EP3319231A1 (en) Amplifier
JP6810088B2 (ja) 利得可変増幅器
JP5347992B2 (ja) 高周波増幅回路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160120

Address after: Espoo, Finland

Patentee after: Technology Co., Ltd. of Nokia

Address before: Espoo, Finland

Patentee before: Nokia Oyj