CN111277227A - 一种改善相位特性的共射共基放大电路及信号处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善相位特性的共射共基放大电路及信号处理系统，该放大电路包括共射三极管Q1、共基三极管Q2和电容C1，所述共射三极管Q1的基极作为该放大电路的信号输入端，所述共射三极管Q1的集电极与所述共基三极管Q2的发射极连接，所述共射三极管Q1的发射极接地；所述共基三极管Q2的基极上加载控制信号，所述共基三极管Q2的集电极作为该放大电路的信号输出端；所述电容C1的第一极板与所述共基三极管Q2的基极，第二极板与所述共射三极管Q1的发射极共地；所述电容C1用于稳定在射频频段所述共基三极管Q2的基极电压。该电路消除了因共基三极管的基极电压变化而导致寄生电容（Cbc）变化进而影响放大器相位特性的情况，改善了放大电路的相位特性。
Description
技术领域
本发明属于电子电路领域，尤其是涉及一种改善相位特性的共射共基放大电路及信号处理系统。
背景技术
放大电路亦称为放大器，它是使用最为广泛的电子电路之一、也是构成其他电子电路的基础单元电路。所谓放大，就是将输入的微弱信号(简称信号，指变化的电压、电流等)放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，即进行不失真的放大，只有在不失真的情况下放大才有意义。放大电路的本质是能量的控制和转换，根据输入回路和输出回路的公共端不同，放大电路有三种基本形式:共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路。
目前，共射放大电路为常用的放电电路之一，其电路结构如图1所示，共射放大电路结构中，基极与集电极之间的寄生电容（Cbc），对放大器的相位特性有直接影响。为解决共射放大电路基极与集电极之间的寄生电容对放大器相位特性造成的影响，电路设计人员采用共射共基放大电路，共射共基放大电路是由一个共射三极管和一个共基三极管构成，与由一个三极管构成的放大器相比，共射共基放大电路的有点在于：更高的输入-输出隔离度，更高的输入，更高的输出阻抗，更高的增益，更宽的带宽。
共射共基放大电路中，输入信号先经过共射三极管，在共射三极管的集电极形成一个反相的放大信号，这个放大的信号，再进入共基三极管的发射极，被进一步放大后，在集电极输出。对共基三极管而言，由于它的发射极有被共射三极管放大的信号，所以共基三极管发射极的电压是随被共射三极管放大的信号变化的；共基三极管发射极的电压的变化，会引起共基三极管基极电压的变化；而共基三级管基极电压的变化，意味着共基三极管的基极与集电极之间的电压差不是恒定的，这种变化的电压差，也就意味着共基三极管的基极与集电极之间的寄生电容（Cbc）会随着电压变化，影响了放大器的相位特性。
发明内容
为了解决现有共射共基放大电路所存在的技术问题，本发明在此的目的在于提供一种能够消除基极与集电极之间的寄生电容随基极电压变化的情况，进而改善放大电路的相位特性的改善相位特性的共射共基放大电路。
为实现本实用的目的，在此提供的共射共基放大电路包括共射三极管Q1、共基三极管Q2和电容C1，所述共射三极管Q1的基极作为该放大电路的信号输入端，所述共射三极管Q1的集电极与所述共基三极管Q2的发射极连接，所述共射三极管Q1的发射极接地；所述共基三极管Q2的基极上加载控制信号，所述共基三极管Q2的集电极作为该放大电路的信号输出端；所述电容C1的第一极板与所述共基三极管Q2的基极连接，第二极板与所述共射三极管Q1的发射极共地，用于保证所述共基三极管Q2的偏置信号是以共射三极管Q1的地作为参考点；所述电容C1用于稳定在射频频段所述共基三极管Q2的基极电压。
本发明提供的放大电路利用电容C1用于稳定在射频频段共基三极管Q2的基极电压，共基三极管Q2的基极电压因电容C1的稳压作用变得稳定，消除了因共基三极管的基极电压变化而导致寄生电容（Cbc）变化进而影响放大器相位特性的情况，改善了放大电路的相位特性。
由于本发明提供的放大电路中的电容C1是稳定在射频频段共基三极管Q2的基极电压，由于本发明的共基三极管Q2基极的电流很小，用小电容就可以稳定电压，电容C1的电容值所需很小，通常小于10pF。
在此，本发明提供的放大电路中的电容C1与共射三极管Q1的发射极共地，减小了放大电路的射频寄生参数，故而减少了寄生参数对射频信号的影响。
进一步的，所述共射三极管Q1和所述共基三极管Q2为同极性三极管。。
本发明在此另一个目的在于提供一种由本发明提供的改善相位特性的共射共基放大电路构成的信号处理系统。
本发明的有益效果包括：
1.消除了因共基三极管的基极电压变化而导致寄生电容（Cbc）变化进而影响放大器相位特性的情况，改善了放大电路的相位特性；
2.共射三极管Q1和共基三极管Q2采用同极性三极管，使本发明提供的放大电路具有更高的输入-输出隔离度，更高的输入，更高的输出阻抗，更高的增益，更宽的带宽。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明所记载的共射放大电路的电路结构；
图2为本发明实施例一所提供的共射共基放大电路的电路结构图；
图3为本发明实施例二所提供的共射共基放大电路的电路结构图；
图4为本发明实施例三所提供的共射共基放大电路的电路结构图；
图5为本发明实施例四所提供的共射共基放大电路的电路结构图之一；
图6为本发明实施例四所提供的共射共基放大电路的电路结构图之二；
图7为本发明实施例五所提供的共射共基放大电路的电路结构图之一；
图8为本发明实施例五所提供的共射共基放大电路的电路结构图之二；
图9为本发明实施例五所提供的共射共基放大电路的电路结构图之三；
图10为本发明所提供的共射共基放大电路的电路结构图；
图11为本发明提供的信号处理系统的结构示意图；
图中：1-放大电路，2-阻抗匹配网络2，3-频段选择开关，4-滤波网络，5-天线开关网络。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
实施例一
本实施例提供的一种改善相位特性的共射共基放大电路，如图2所示，包括共射三极管Q1、共基三极管Q2和电容C1，共射三极管Q1的基极作为该放大电路的信号输入端，共射三极管Q1的集电极与共基三极管Q2的发射极连接，共射三极管Q1的发射极接地；共基三极管Q2的基极上加载控制信号，共基三极管Q2的集电极作为该放大电路的信号输出端；电容C1的第一极板连接共基三极管Q2的基极，第二极板与共射三极管Q1的发射极共地，用于保证共基三极管Q2的偏置信号是以共射三极管Q1的地作为参考点；电容C1用于稳定在射频频段共基三极管Q2的基极电压。
本领域的技术人员应该理解，通常来说当电容用来稳定直流，或是低频信号时，电容值较大，通常在KpF左右，电容体积大。而本发明应用于手机射频前端处理手机射频信号，由于本发明的共基三极管Q2基极的电流很小，用小电容就可以稳定电压，所以电容C1的电容值所需很小，通常小于10pF。因此电容C1可以有效地节省面积。
本领域技术人员应该理解，因为本发明考虑的是稳定AC GND（alternatingcurrent GND），就需要考虑接入基级电容时，减少射频寄生参数的影响。本发明的电容C1的接地点在Q1的发射极，以减小寄生参数，使得C1的接地点和Q1的发射极在射频频段共地。
实施例二
本实施例提供的一种改善相位特性的共射共基放大电路，如图3所示，包括共射三极管Q1、共基三极管Q2和电容C1，共射三极管Q1的基极作为该放大电路的信号输入端，共射三极管Q1的集电极与共基三极管Q2的发射极连接，共射三极管Q1的发射极接地；共基三极管Q2的基极上加载控制信号，共基三极管Q2的集电极作为该放大电路的信号输出端；电容C1的第一极板连接共基三极管Q2的基极，第二极板与共射三极管Q1的发射极共地，用于保证共基三极管Q2的偏置信号是以共射三极管Q1的地作为参考点；电容C1用于稳定在射频频段共基三极管Q2的基极电压。
还包括三极管Q3，三极管Q3的信号输出端接电源及接共射三极管Q1的基极，控制端作为放大电路的信号输入端，用于信号加载，低电源端接地。
该三极管Q3可以采用晶体三极管、场效应管。
实施例三
本实施例提供的一种改善相位特性的共射共基放大电路，如图4所示，包括了实施例二所提供的一种改善相位特性的共射共基放大电路中的所有电子元件，还包括电容C2，三极管Q3的信号输出端通过电容C2接共射三极管Q1的基极。电容C2有两个作用：一是隔断前后三极管之间的直流信号；二是前后三极管之间的阻抗匹配，减少因为不匹配引起的能量损失。
实施例四
本实施例提供的一种改善相位特性的共射共基放大电路，分别如图5、图6所示，包括了实施例二、实施例三所提供的一种改善相位特性的共射共基放大电路中的所有电子元件，还包括向共射三极管Q1、共基三极管Q2和三极管Q3提供偏置信号的偏置电路，偏置电路的输出端连接于共射三极管Q1的基极、共基三极管Q2的基极和三极管Q3的控制端。该偏置电路可以采用能够为三极管提供偏置信号的任何一种偏置电路。
实施例五
本实施例提供的一种改善相位特性的共射共基放大电路，如图7、图8和图9所示，包括了实施例一、实施例二、实施三所提供的一种改善相位特性的共射共基放大电路中的所有电子元件，还包括向共射三极管Q1和共基三极管Q2提供偏置信号的偏置电路，偏置电路的输出端连接于共射三极管Q1的基极和共基三极管Q2的基极。该偏置电路可以采用能够为三极管提供偏置信号的任何一种偏置电路。
实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五提供的改善相位特性的共射共基放大电路中共基三极管Q2的集电极经滤波电路接电源，如图10所示。
实施例二、实施例三、实施例四、实施例五提供的改善相位特性的共射共基放大电路中三极管Q3的信号输出端通过滤波电路接电源，如图10所示。
所记载的滤波电路可以采用任何一种滤波电路，在此采用LC滤波电路。
实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五中所记载的共射三极管Q1和共基三极管Q2为同极性三极管，即均采用PNP或NPN，当然也可以采用相反极性三极管，即一个采用PNP，另一个采用NPN。
实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五中所记载的电容C1可以采用任何一种电容，在此采用MIM电容。
本发明提供的放大电路用于射频信号处理时，电容C1的接地点和共射三极管Q1的发射极共地，有效地减小了寄生参数，使得C1的接地点和Q1的发射极在射频频段共地，减少了射频寄生参数的影响；如应用于手机射频前端处理手机射频信号。当然也可以用于处理其它信号。
本发明提供的放大电路可以应用于射频信号处理电路，在此将其应用于手机射频前端构成信号处理系统，参照图11所示，该信号处理系统包括：
放大电路1，用于放大信号；
阻抗匹配网络2，用于将放大电路1的输出阻抗匹配到负载的阻抗；
频段选择开关3，用于接通所需要频段的信号，并送入滤波网络4；
滤波网络4，对经频段选择开关3输出的信号进行滤波；
天线开关网络5，该网络包括耦合器，天线开关网络5用于将经滤波网络4滤波后的信号加载于耦合器上，经耦合器后的信号加载于天线上输出。由于放大电路1只能覆盖有限的几个频段，天线开关网络5通常连接数个放大电路（以及后续电路）以覆盖全部系统需要的频段。
该信号处理系统中的放大电路1为本发明提供的改善相位特性的共射共基放大电路。
其中，阻抗匹配网络2可以采用任何一种阻抗匹配电路，在此提供一种结构简单的阻抗匹配网络，包括电感L1、电感L2、电容C3和电容C4，电感L1的一端作为阻抗匹配网络2的输入端接放大电路1的输出端，另一端接电感L2的一端并经电容C3接地；电感L2的另一端作为阻抗匹配网络2的输出端并经电容C4接地。
频段选择开关3包括至少两个开关，每个开关输出的信号均加载于滤波网络；天线开关网络5包括至少两个开关，每个开关的输出端均与耦合器连接。
本发明在此提供的滤波网络4可以是任何一种滤波网络，在此采用滤波器，或双工器，以衰减频段外的信号，减少对其他频段的影响。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种改善相位特性的共射共基放大电路，其特征在于：该放大电路包括共射三极管Q1、共基三极管Q2和电容C1，所述共射三极管Q1的基极作为该放大电路的信号输入端，所述共射三极管Q1的集电极与所述共基三极管Q2的发射极连接，所述共射三极管Q1的发射极接地；所述共基三极管Q2的基极上加载控制信号，所述共基三极管Q2的集电极作为该放大电路的信号输出端；
所述电容C1的第一极板连接所述共基三极管Q2的基极，第二极板与所述共射三极管Q1的发射极共地，用于保证所述共基三极管Q2的偏置信号是以共射三极管Q1的地作为参考点；
所述电容C1用于稳定在射频频段所述共基三极管Q2的基极电压。
2.根据权利要求1所述的改善相位特性的共射共基放大电路，其特征在于：所述电容C1的电容值小于10pF。
3.根据权利要求1所述的改善相位特性的共射共基放大电路，其特征在于：还包括三极管Q3，所述三极管Q3的信号输出端接电源及接所述共射三极管Q1的基极，控制端用于信号输入，低电源端接地。
4.根据权利要求3所述的改善相位特性的共射共基放大电路，其特征在于：所述三极管Q3的信号输出端通过电容C2接所述共射三极管Q1的基极。
5.根据权利要求3所述的改善相位特性的共射共基放大电路，其特征在于：所述三极管Q3的信号输出端通过滤波电路接电源。
6.根据权利要求3所述的改善相位特性的共射共基放大电路，其特征在于：还包括向所述共射三极管Q1、所述共基三极管Q2和所述三极管Q3提供偏置信号的偏置电路。
7.根据权利要求1或2所述的改善相位特性的共射共基放大电路，其特征在于：所述共基三极管Q2的集电极经滤波电路接电源。
8.根据权利要求1或2所述的改善相位特性的共射共基放大电路，其特征在于：还包括向所述共射三极管Q1和所述共基三极管Q2提供偏置信号的偏置电路。
9.根据权利要求1或2所述的改善相位特性的共射共基放大电路，其特征在于：所述共射三极管Q1和所述共基三极管Q2为同极性三极管。
10.一种信号处理系统，其特征在于：包括权利要求1-9任意一项所述的改善相位特性的共射共基放大电路。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518000 room 2001, building 3, Shenzhen new generation industrial park, 136 Zhongkang Road, Meidu community, Meilin street, Futian District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: Ruishi Chuangxin (Shenzhen) Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 508, building 541, Bagualing Industrial Zone, 23 Bagualing 6th Street, Hualin community, Yuanling street, Futian District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: AN ADVANCED RF POWER AMPLIFIER AND COMMUNICATION DEVICE |