CN117277973B - 一种负反馈放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负反馈放大器，其包括信号输入电路、信号输出电路、输入放大电路、输出放大电路、以及负反馈电路；信号输入电路、输入放大电路、输出放大电路和信号输出电路依次连接，负反馈电路的第一输入端和第二输入端连接信号输出电路，负反馈电路的第一输出端和第二输出端连接输入放大电路的次差分放大支路。本发明能避免负反馈差分信号造成输入放大电路的输入阻抗降低，从而使得本发明的一种负反馈放大器能具有较大的输入阻抗。

Description

一种负反馈放大器
技术领域
本发明涉及射频放大器领域，特别是指一种负反馈放大器。
背景技术
随着移动通信用户的不断增加，用户通信质量的需求不断提升，业界加速了无线通信系统的发展节奏。目前通信设备迫切需求射频前端具有高性能、高集成和低功耗的方向发展，从而减少表面贴装器件数量以降低成本，因此市场迫切的需求宽带、高增益、高线性度、低功耗的射频放大器。
现有的射频放大器很多是通过负反馈的方式来保证放大器的宽带、高线性度，负反馈是指将射频放大器的输出量（输出电压或输出电流）的全部或部分通过一定的电路形式作用到射频放大器的输入量（输入电压或输入电流）而使得输入量与输出量呈相反变化。
现有的一种具有负反馈的射频放大器的结构主要包括输入放大电路、输出放大电路以及负反馈电路，输入放大电路的输出侧连接输出放大电路的输入侧，负反馈电路连接输入放大电路的输入侧和输出放大电路的输出侧，输出放大电路的输出信号通过负反馈电路形成负反馈差分信号，负反馈差分信号输入到输入放大电路的输入侧。这种具有负反馈的射频放大器的负反馈差分信号通常是直接施加到输入放大电路的最前端的放大管的栅极，这样会导致输入放大电路的输入阻抗降低，即使得该具有负反馈的射频放大器的输入阻抗降低，而使得该具有负反馈的射频放大器的输入阻抗小。当该具有负反馈的射频放大器应用到一个放大系统的中间级或输出级时，该具有负反馈的射频放大器的输入阻抗小会导致前一级的放大器很难驱动该该具有负反馈的射频放大器，导致该具有负反馈的射频放大器无法应用到放大系统的中间级和输出级。
有鉴于上述问题的存在，有必要研究一种输入阻抗大的负反馈放大器，以克服前述的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输入阻抗大的负反馈放大器，以克服背景技术中的不足。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种负反馈放大器，其包括信号输入电路、信号输出电路、输入放大电路、输出放大电路、以及负反馈电路；所述信号输入电路包括第一信号输入端VIN1和第二信号输入端VIN2；所述信号输出电路包括第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2；所述输入放大电路包括主差分放大支路、次差分放大支路和差分放大主路，主差分放大支路的第一输入端和第二输入端分别连接第一信号输入端VIN1和第二信号输入端VIN2，次差分放大支路的第一输入端和第二输入端分别连接负反馈电路的第一输出端和第二输出端，差分放大主路的第一输入端连接主差分放大支路的第一输出端和次差分放大支路的第一输出端，差分放大主路的第二输入端连接主差分放大支路的第二输出端和次差分放大支路的第二输出端；所述输出放大电路的第一输入端和第二输入端分别连接差分放大主路的第一输出端和第二输出端，输出放大电路的第一输出端和第二输出端分别连接第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2；所述负反馈电路的第一输入端和第二输入端分别连接第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2。
所述输入放大电路还包括偏置电路，主差分放大支路的第一输入端和第二输入端通过偏置电路连接次差分放大支路的第一输入端和第二输入端。
所述偏置电路包括电阻R1-4、电阻R2-4、电阻R3-4和电阻R4-4，电阻R1-4的第一端和电阻R4-4的第一端分别连接主差分放大支路的第一输入端和第二输入端，电阻R3-4的第一端和电阻R2-4的第一端分别连接次差分放大支路的第一输入端和第二输入端，电阻R1-4的第二端、电阻R2-4的第二端、电阻R3-4的第二端和电阻R4-4的第二端连接在一起。
所述输入放大电路还包括尾电流电路；所述主差分放大支路包括MOS管M1-1和MOS管M2-1，MOS管M1-1的栅极和漏极分别连接主差分放大支路的第一输入端和第一输出端，MOS管M2-1的栅极和漏极分别连接主差分放大支路的第二输入端和第二输出端，MOS管M1-1的源极和MOS管M2-1的源极连接尾电流电路；所述次差分放大支路包括MOS管M1-2和MOS管M2-2，MOS管M1-2的栅极和漏极分别连接次差分放大支路的第二输入端和第二输出端，MOS管M2-2的栅极和漏极分别连接次差分放大支路的第二输入端和第二输出端，MOS管M1-2的源极和MOS管M2-2的源极连接尾电流电路。
所述尾电流电路包括电阻R1-5、电阻R2-5、电阻R3-5和电阻R4-5，电阻R1-5的第一端和电阻R2-5的第一端连接MOS管M1-1的源极，电阻R1-5的第二端和电阻R4-5的第一端连接MOS管M2-1的源极，电阻R3-5的第一端连接MOS管M1-2的源极和MOS管M2-2的源极，电阻R2-5的第二端、电阻R3-5的第二端和电阻R4-5的第二端接地。
所述尾电流电路包括电阻R1-5’、电阻R2-5’和电阻R3-5’，电阻R1-5’的第一端和电阻R2-5’的第一端连接MOS管M1-1的源极和MOS管M1-2的源极，电阻R1-5’的第二端和电阻R3-5’的第一端连接MOS管M2-1的源极和MOS管M2-2的源极，电阻R2-5’的第二端和电阻R3-5’的第二端接地。
所述差分放大主路包括MOS管M1-3、MOS管M2-3、电阻R1-3、电阻R2-3、电阻R3-3和电阻R4-3，电阻R1-3的第一端和电阻R2-3的第一端连接控制电源VCC，电阻R1-3的第二端、电阻R3-3的第一端和MOS管M1-3的漏极连接差分放大主路的第一输出端，电阻R2-3的第二端、电阻R4-3的第一端和MOS管M2-3的漏极连接差分放大主路的第二输出端，电阻R3-3的第二端和电阻R4-3的第二端连接MOS管M1-3的栅极和MOS管M2-3的栅极，MOS管M1-3的源极连接差分放大主路的第一输入端，MOS管M2-3的源极连接差分放大电路的第二输入端。
所述输出放大电路包括MOS管Q11、MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q14、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C11和电容C12，MOS管Q11的漏极、MOS管Q12的漏极和电阻R11的第一端连接控制电源VCC，MOS管Q11的栅极和电容C12的第一端连接输出放大电路的第一输入端，MOS管Q12的栅极和电容C11的第一端连接输出放大电路的第二输入端，MOS管Q11的源极和MOS管Q13的漏极连接输出放大电路的第二输出端，MOS管Q12的源极和MOS管Q14的漏极连接输出放大电路的第一输出端，MOS管Q13的栅极连接电容C11的第二端和电阻R12的第一端，MOS管Q14的栅极连接电容C12的第二端和电阻R13的第一端，电阻R12的第二端和电阻R13的第二端连接电阻R11的第二端和电阻R16的第一端，电阻R16的第二端接地，MOS管Q13的源极通过电阻R14接地，MOS管Q14的源极通过电阻R15接地。
所述负反馈电路包括电阻R21、电阻R22、电阻R23和电容C21，电阻R23的第一端连接负反馈电路的第一输入端，电阻R22的第一端连接负反馈电路的第二输入端，电阻R22的第二端、电阻R21的第一端和电容C21的第一端连接负反馈电路的第一输出端，电阻R23的第二端、电阻R21的第二端和电容C21的第二端连接负反馈电路的第二输出端。
所述主差分放大支路的第一输入端通过电容C1-6连接第一信号输入端VIN1，主差分放大支路的第二输入端通过电容C2-6连接第二信号输入端VIN2。
采用上述方案后，本发明的工作原理为：差分输入信号从第一信号输入端VIN1和第二信号输入端VIN2输入到主差分放大支路进行放大，从第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2输出的差分输出信号经过负反馈电路形成负反馈差分信号，负反馈差分信号输入到第二放大支路进行放大，而经过主差分放大支路放大的差分输入信号和经过第二放大支路支路放大的负反馈差分信号先叠加后再经过差分放大主路放大后输出给输出放大电路，从而实现一个负反馈调节。
由上可知，本发明的输入放大电路具有主差分放大支路和次差分放大支路，主差分放大支路用于接收差分输入信号并对差分输入信号进行放大，次差分放大支路用于接收负反馈差分信号并对负反馈差分信号放大；本发明如此设置，可以使得负反馈差分信号不会输入到用于放大差分输入信号的主差分放大支路的第一输入端和第二输入端（即使得负反馈差分信号不会输入到输入放大电路用于接收差分输入信号的输入侧），从而避免负反馈差分信号造成输入放大电路的输入阻抗（即本发明的一种负反馈放大器的输入阻抗）降低，进而使得本发明的一种负反馈放大器能具有较大的输入阻抗，使得本发明的一种负反馈放大器可以作为放大系统的中间级或输出级使用。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明实施例一的电路原理图。
图3为本发明实施例二的电路原理图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明揭示了一种负反馈放大器，其包括信号输入电路、信号输出电路、输入放大电路、输出放大电路、以及负反馈电路；其中，所述信号输入电路包括第一信号输入端VIN1和第二信号输入端VIN2，第一信号输入端VIN1和第二信号输入端VIN2用于接收差分输入信号；所述信号输出电路包括第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2，第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2用于输出差分输出信号；所述输入放大电路包括主差分放大支路、次差分放大支路和差分放大主路，主差分放大支路的第一输入端和第二输入端分别连接第一信号输入端VIN1和第二信号输入端VIN2，次差分放大支路的第一输入端和第二输入端分别连接负反馈电路的第一输出端和第二输出端，差分放大主路的第一输入端连接主差分放大支路的第一输出端和次差分放大支路的第一输出端，差分放大主路的第二输入端连接主差分放大支路的第二输出端和次差分放大支路的第二输出端；所述输出放大电路的第一输入端和第二输入端分别连接差分放大主路的第一输出端和第二输出端，输出放大电路的第一输出端和第二输出端分别连接第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2；所述负反馈电路的第一输入端和第二输入端分别连接第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2。
本发明的工作原理为：差分输入信号从第一信号输入端VIN1和第二信号输入端VIN2输入到主差分放大支路进行放大，从第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2输出的差分输出信号经过负反馈电路形成负反馈差分信号，负反馈差分信号输入到第二放大支路进行放大，而经过主差分放大支路放大的差分输入信号和经过第二放大支路支路放大的负反馈差分信号先叠加后再经过差分放大主路放大后输出给输出放大电路，从而实现一个负反馈调节。
由上可知，本发明的输入放大电路具有主差分放大支路和次差分放大支路，主差分放大支路用于接收差分输入信号并对差分输入信号进行放大，次差分放大支路用于接收负反馈差分信号并对负反馈差分信号放大；本发明如此设置，可以使得负反馈差分信号不会输入到用于放大差分输入信号的主差分放大支路的第一输入端和第二输入端（即使得负反馈差分信号不会输入到输入放大电路用于接收差分输入信号的输入侧），从而避免负反馈差分信号造成输入放大电路的输入阻抗（即本发明的一种负反馈放大器的输入阻抗）降低，进而使得本发明的一种负反馈放大器能具有较大的输入阻抗。
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
实施例一
配合图2所示，在本发明的实施例一中，所述主差分放大支路的第一输入端可通过电容C1-6连接第一信号输入端VIN1，主差分放大支路的第二输入端可通过电容C2-6连接第二信号输入端VIN2，电容C1-6和电容C2-6具有可隔直通交的作用而对第一信号输入端VIN1和第二信号输入端VIN2输入差分输入信号进行滤波处理。
在本发明的实施例一中，所述输入放大电路还包括偏置电路和尾电流电路，主差分放大支路的第一输入端和第二输入端通过偏置电路连接次差分放大支路的第一输入端和第二输入端，偏置电路用于给主差分放大支路和次差分放大支路提供偏置电压以确定主差分放大支路和次差分放大支路的静态工作点，尾电流电路连接主差分放大支路和次差分放大支路，尾电流电路用于给主差分放大支路和次差分放大支路提供工作所需的尾电流。
具体的，在本发明的实施例一中，所述输入放大电路的主差分放大支路包括MOS管M1-1和MOS管M2-1，MOS管M1-1的栅极和漏极分别连接主差分放大支路的第一输入端和第一输出端，MOS管M2-1的栅极和漏极分别连接主差分放大支路的第二输入端和第二输出端，MOS管M1-1的源极和MOS管M2-1的源极连接尾电流电路。所述输入放大电路的次差分放大支路包括MOS管M1-2和MOS管M2-2，MOS管M1-2的栅极和漏极分别连接次差分放大支路的第二输入端和第二输出端，MOS管M2-2的栅极和漏极分别连接次差分放大支路的第二输入端和第二输出端，MOS管M1-2的源极和MOS管M2-2的源极连接尾电流电路。所述输入放大电路的差分放大主路包括MOS管M1-3、MOS管M2-3、电阻R1-3、电阻R2-3、电阻R3-3和电阻R4-3，电阻R1-3的第一端和电阻R2-3的第一端连接控制电源VCC，电阻R1-3的第二端、电阻R3-3的第一端和MOS管M1-3的漏极连接差分放大主路的第一输出端，电阻R2-3的第二端、电阻R4-3的第一端和MOS管M2-3的漏极连接差分放大主路的第二输出端，电阻R3-3的第二端和电阻R4-3的第二端连接MOS管M1-3的栅极和MOS管M2-3的栅极，MOS管M1-3的源极连接差分放大主路的第一输入端，MOS管M2-3的源极连接差分放大电路的第二输入端。所述输入放大电路的偏置电路包括电阻R1-4、电阻R2-4、电阻R3-4和电阻R4-4，电阻R1-4的第一端和电阻R4-4的第一端分别连接主差分放大支路的第一输入端和第二输入端，电阻R3-4的第一端和电阻R2-4的第一端分别连接次差分放大支路的第一输入端和第二输入端，电阻R1-4的第二端、电阻R2-4的第二端、电阻R3-4的第二端和电阻R4-4的第二端连接在一起。所述输入放大电路的尾电流电路包括电阻R1-5、电阻R2-5、电阻R3-5和电阻R4-5，电阻R1-5的第一端和电阻R2-5的第一端连接MOS管M1-1的源极，电阻R1-5的第二端和电阻R4-5的第一端连接MOS管M2-1的源极，电阻R3-5的第一端连接MOS管M1-2的源极和MOS管M2-2的源极，电阻R2-5的第二端、电阻R3-5的第二端和电阻R4-5的第二端接地。
在本发明的实施例一中，所述输出放大电路包括MOS管Q11、MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q14、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C11和电容C12，MOS管Q11的漏极、MOS管Q12的漏极和电阻R11的第一端连接控制电源VCC，MOS管Q11的栅极和电容C12的第一端连接输出放大电路的第一输入端，MOS管Q12的栅极和电容C11的第一端连接输出放大电路的第二输入端，MOS管Q11的源极和MOS管Q13的漏极连接输出放大电路的第二输出端，MOS管Q12的源极和MOS管Q14的漏极连接输出放大电路的第一输出端，MOS管Q13的栅极连接电容C11的第二端和电阻R12的第一端，MOS管Q14的栅极连接电容C12的第二端和电阻R13的第一端，电阻R12的第二端和电阻R13的第二端连接电阻R11的第二端和电阻R16的第一端，电阻R16的第二端接地，MOS管Q13的源极通过电阻R14接地，MOS管Q14的源极通过电阻R15接地。
在本发明的实施例一中，所述负反馈电路包括电阻R21、电阻R22、电阻R23和电容C21，电阻R23的第一端连接负反馈电路的第一输入端，电阻R22的第一端连接负反馈电路的第二输入端，电阻R22的第二端、电阻R21的第一端和电容C21的第一端连接负反馈电路的第一输出端，电阻R23的第二端、电阻R21的第二端和电容C21的第二端连接负反馈电路的第二输出端。
实施例二
配合图3所示，本发明的实施例二与实施例一的区别在于尾电流电路的不同。具体的，在本发明的实施例二中，所述尾电流电路包括电阻R1-5’、电阻R2-5’和电阻R3-5’，电阻R1-5’的第一端和电阻R2-5’的第一端连接MOS管M1-1的源极和MOS管M1-2的源极，电阻R1-5’的第二端和电阻R3-5’的第一端连接MOS管M2-1的源极和MOS管M2-2的源极，电阻R2-5’的第二端和电阻R3-5’的第二端接地。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (8)

1.一种负反馈放大器，其特征在于：包括信号输入电路、信号输出电路、输入放大电路、输出放大电路、以及负反馈电路；
所述信号输入电路包括第一信号输入端VIN1和第二信号输入端VIN2；
所述信号输出电路包括第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2；
所述输入放大电路包括主差分放大支路、次差分放大支路和差分放大主路，主差分放大支路的第一输入端和第二输入端分别连接第一信号输入端VIN1和第二信号输入端VIN2，次差分放大支路的第一输入端和第二输入端分别连接负反馈电路的第一输出端和第二输出端，差分放大主路的第一输入端连接主差分放大支路的第一输出端和次差分放大支路的第一输出端，差分放大主路的第二输入端连接主差分放大支路的第二输出端和次差分放大支路的第二输出端；
所述输出放大电路的第一输入端和第二输入端分别连接差分放大主路的第一输出端和第二输出端，输出放大电路的第一输出端和第二输出端分别连接第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2；
所述负反馈电路的第一输入端和第二输入端分别连接第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2；
所述输入放大电路还包括尾电流电路；所述主差分放大支路包括MOS管M1-1和MOS管M2-1，MOS管M1-1的栅极和漏极分别连接主差分放大支路的第一输入端和第一输出端，MOS管M2-1的栅极和漏极分别连接主差分放大支路的第二输入端和第二输出端，MOS管M1-1的源极和MOS管M2-1的源极连接尾电流电路；所述次差分放大支路包括MOS管M1-2和MOS管M2-2，MOS管M1-2的栅极和漏极分别连接次差分放大支路的第二输入端和第二输出端，MOS管M2-2的栅极和漏极分别连接次差分放大支路的第二输入端和第二输出端，MOS管M1-2的源极和MOS管M2-2的源极连接尾电流电路；
所述差分放大主路包括MOS管M1-3、MOS管M2-3、电阻R1-3、电阻R2-3、电阻R3-3和电阻R4-3，电阻R1-3的第一端和电阻R2-3的第一端连接控制电源VCC，电阻R1-3的第二端、电阻R3-3的第一端和MOS管M1-3的漏极连接差分放大主路的第一输出端，电阻R2-3的第二端、电阻R4-3的第一端和MOS管M2-3的漏极连接差分放大主路的第二输出端，电阻R3-3的第二端和电阻R4-3的第二端连接MOS管M1-3的栅极和MOS管M2-3的栅极，MOS管M1-3的源极连接差分放大主路的第一输入端，MOS管M2-3的源极连接差分放大电路的第二输入端。
2.如权利要求1所述的一种负反馈放大器，其特征在于：所述输入放大电路还包括偏置电路，主差分放大支路的第一输入端和第二输入端通过偏置电路连接次差分放大支路的第一输入端和第二输入端。
3.如权利要求2所述的一种负反馈放大器，其特征在于：所述偏置电路包括电阻R1-4、电阻R2-4、电阻R3-4和电阻R4-4，电阻R1-4的第一端和电阻R4-4的第一端分别连接主差分放大支路的第一输入端和第二输入端，电阻R3-4的第一端和电阻R2-4的第一端分别连接次差分放大支路的第一输入端和第二输入端，电阻R1-4的第二端、电阻R2-4的第二端、电阻R3-4的第二端和电阻R4-4的第二端连接在一起。
4.如权利要求1所述的一种负反馈放大器，其特征在于：所述尾电流电路包括电阻R1-5、电阻R2-5、电阻R3-5和电阻R4-5，电阻R1-5的第一端和电阻R2-5的第一端连接MOS管M1-1的源极，电阻R1-5的第二端和电阻R4-5的第一端连接MOS管M2-1的源极，电阻R3-5的第一端连接MOS管M1-2的源极和MOS管M2-2的源极，电阻R2-5的第二端、电阻R3-5的第二端和电阻R4-5的第二端接地。
5.如权利要求1所述的一种负反馈放大器，其特征在于：所述尾电流电路包括电阻R1-5’、电阻R2-5’和电阻R3-5’，电阻R1-5’的第一端和电阻R2-5’的第一端连接MOS管M1-1的源极和MOS管M1-2的源极，电阻R1-5’的第二端和电阻R3-5’的第一端连接MOS管M2-1的源极和MOS管M2-2的源极，电阻R2-5’的第二端和电阻R3-5’的第二端接地。
6.如权利要求1所述的一种负反馈放大器，其特征在于：所述输出放大电路包括MOS管Q11、MOS管Q12、MOS管Q13、MOS管Q14、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C11和电容C12，MOS管Q11的漏极、MOS管Q12的漏极和电阻R11的第一端连接控制电源VCC，MOS管Q11的栅极和电容C12的第一端连接输出放大电路的第一输入端，MOS管Q12的栅极和电容C11的第一端连接输出放大电路的第二输入端，MOS管Q11的源极和MOS管Q13的漏极连接输出放大电路的第二输出端，MOS管Q12的源极和MOS管Q14的漏极连接输出放大电路的第一输出端，MOS管Q13的栅极连接电容C11的第二端和电阻R12的第一端，MOS管Q14的栅极连接电容C12的第二端和电阻R13的第一端，电阻R12的第二端和电阻R13的第二端连接电阻R11的第二端和电阻R16的第一端，电阻R16的第二端接地，MOS管Q13的源极通过电阻R14接地，MOS管Q14的源极通过电阻R15接地。
7.如权利要求1所述的一种负反馈放大器，其特征在于：所述负反馈电路包括电阻R21、电阻R22、电阻R23和电容C21，电阻R23的第一端连接负反馈电路的第一输入端，电阻R22的第一端连接负反馈电路的第二输入端，电阻R22的第二端、电阻R21的第一端和电容C21的第一端连接负反馈电路的第一输出端，电阻R23的第二端、电阻R21的第二端和电容C21的第二端连接负反馈电路的第二输出端。
8.如权利要求1所述的一种负反馈放大器，其特征在于：所述主差分放大支路的第一输入端通过电容C1-6连接第一信号输入端VIN1，主差分放大支路的第二输入端通过电容C2-6连接第二信号输入端VIN2。
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