CN109831166A - 一种基于抽头电感的分布式放大器电路 - Google Patents
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Abstract
一种基于抽头电感的分布式放大器电路，包括信号输出传输路径和信号输入传输路径，所述信号输出路径由接地处到信号输出端，之间依次设有输出传输线终端负载、耦合电容、多个抽头电感、耦合电容；所述信号输入路径由信号输出端到接地处，之间依次设有耦合电容、多个抽头电感、耦合电容、输入传输线终端负载；所述输出和输入路径两者并行，两者的抽头电感一一对应，所述分布式放大器即为对应的抽头电感上选取合适的抽头位置处连接增益单元电路而组成。本发明相对于传统分布式放大器电路结构而言，减小电感器件所占芯片的面积，提高了电路性能，节约了设计费用，并且降低了芯片成本。
Description
技术领域
本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种基于抽头电感的分布式放大器电路。
背景技术
分布式放大器将多个晶体管沿着传输线级联在一起，从而在较宽的频带内得到良好的增益与匹配。分布式放大器的工作原理是利用晶体管的寄生电容构成人工传输线，从而能够突破传统放大器的增益带宽积的限制，在很宽频带内（可达多倍频乃至十倍频以上）得到较大的平坦增益，这在射频与微波电路的宽带放大器研究领域中具有重要的学术价值。分布式放大器的应用领域包括高速链接、宽带无线收发器、高分辨率雷达和成像系统等等，军用和民用市场对其需求都很大，譬如Hittite microwave公司的HMC459、HMC464、HMC930和HMC1022等系列芯片就是采用分布式放大器实现的宽带功率放大器。
宽带放大器广泛应用于各种微波毫米波无线通信、干扰和测量等系统。常见的宽带放大器形式包括电阻电抗匹配型放大器、反馈型放大器、平衡式放大器以及分布式放大器等。分布式放大器与其他几种宽带放大器相比，分布式放大器虽然功耗较高、电路面积较大，但是可以实现很宽频带的放大，而且增益和噪声性能也适中，因此广泛应用于宽带放大器的设计中。传统的分布式放大器结构如图1所示，主要由栅极传输线（片上电感LGi和增益单元的输入阻抗构成的输入人工传输线）、漏极传输线（片上电感LDi和增益单元的输出阻抗构成的输出人工传输线）以及增益单元（放大电路）构成。在传统的分布式放大器结构中，增益单元的输出端连接在LD1和LD2之间的连接线上，输入端连接在LG1和LG2之间的连接线上。这就造成了版图面积的浪费以及电感元件数目的增加。
随着无线通信系统工作频率的不断提升和工作频带的不断增大，对宽带功率放大器的带宽以及输出功率等性能提出了更高要求。许多年来，集成电路都遵循着摩尔定律，晶体管也在不断的减小在芯片中所占用的面积，成本也在不断地降低。电感的感值受到电路的工作频率与电路结构的影响，而且它是占用芯片面积最多的器件。所以这些因素使得芯片的相对成本由于电感所占面积而增加。减小片上电感占用的芯片面积已经成为研究者们的一个研究热点。
发明内容
本发明针对上述问题提出改进，提出一种基于抽头电感的分布式放大器电路，以减小芯片面积及电感器件的数目。
一种基于抽头电感的分布式放大器电路，包括信号输出传输路径和信号输入传输路径，其特征在于：
所述信号输出路径由接地处到信号输出端，之间依次设有输出传输线终端负载、耦合电容、多个抽头电感、耦合电容；
所述信号输入路径由信号输出端到接地处，之间依次设有耦合电容、多个抽头电感、耦合电容、输入传输线终端负载；
所述输出和输入路径两者并行，两者的抽头电感一一对应，所述分布式放大器即为对应的抽头电感上选取合适的抽头位置处连接增益单元电路而组成。
进一步地，所述抽头电感的抽头位置可使抽头电感结构左右不对称，从而获得所需要的电感值。
进一步地，相对于传统的N级分布式放大器电路结构中，电感器件的数目为2N+2个，本电路结构需2N个电感器件。
进一步地，所述分布式放大器中的输入和输出由抽头电感连接所构成。
本发明提出的基于抽头电感的分布式放大器相对于传统分布式放大器电路结构而言，减小电感器件所占芯片的面积，提高了电路性能，节约了设计费用，并且降低了芯片成本。
附图说明
图1为传统的分布式放大器电路结构示意图。
图2为一种基于抽头电感的分布式放大器电路结构示意图。
图3为本发明中抽头电感结构示意图。
图4为代入抽头电感结构的分布式放大器电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
一种基于抽头电感的分布式放大器电路，包括信号输出传输路径和信号输入传输路径，如图2所示。
所述信号输出路径由接地处到信号输出端，之间依次设有输出传输线终端负载、耦合电容、多个抽头电感、耦合电容。
所述信号输入路径由信号输出端到接地处，之间依次设有耦合电容、多个抽头电感、耦合电容、输入传输线终端负载。
所述输出和输入路径两者并行，两者的抽头电感一一对应，所述分布式放大器即为对应的抽头电感上选取合适的抽头位置处连接增益单元电路而组成。
所述抽头电感的抽头位置可使抽头电感结构左右不对称，如图3所示，从而获得所需要的电感值。
相对于传统的N级分布式放大器电路结构中，电感器件的数目为2N+2个，本电路结构需2N个电感器件。
所述分布式放大器中的输入和输出由抽头电感连接所构成。
与图1的传统的分布式放大器电路互连线结构相对比，图4所示的抽头电感分布式放大器漏极传输线上Lo1、Lo2……Lon，其中Lo1的值为图1中传统式分布式放大器LD1和LD2_1之和，Lo2的值为LD2_1和LD2_2之和，以此类推，其中Lon的值为图1中传统式分布式放大器LD（n-1）和LDn之和；抽头电感分布式放大器栅极传输线上Li1、Li2……Lin，其中Li1的值为图1中传统式分布式放大器LG1和LG2_1之和，Li2的值为LG2_1和LG2_2之和，以此类推，其中Lin的值为图1中传统式分布式放大器LG（n-1）和LGn之和。
本发明所述的一种基于抽头电感的分布式放大器电路，相对于传统分布式放大器电路结构而言，减小电感器件所占芯片的面积，提高了电路性能，节约了设计费用，并且降低了芯片成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (4)
1.一种基于抽头电感的分布式放大器电路，包括信号输出传输路径和信号输入传输路径，其特征在于：
所述信号输出路径由接地处到信号输出端，之间依次设有输出传输线终端负载、耦合电容、多个抽头电感、耦合电容；
所述信号输入路径由信号输出端到接地处，之间依次设有耦合电容、多个抽头电感、耦合电容、输入传输线终端负载；
所述输出和输入路径两者并行，两者的抽头电感一一对应，所述分布式放大器即为对应的抽头电感上选取合适的抽头位置处连接增益单元电路而组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于抽头电感的分布式放大器电路，其特征在于：所述抽头电感的抽头位置可使抽头电感结构左右不对称，从而获得所需要的电感值。
3.根据权利要求1所述的一种基于抽头电感的分布式放大器电路，其特征在于：相对于传统的N级分布式放大器电路结构中，电感器件的数目为2N+2个，本电路结构需2N个电感器件。
4.根据权利要求1所述的一种基于抽头电感的分布式放大器电路，其特征在于：所述分布式放大器中的输入和输出由抽头电感连接所构成。
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