CN1243408C - 多级放大器及集成电路 - Google Patents

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Abstract

一种多级放大器,具有:用于对来自前级的输入信号进行放大后向下一级输出而级联的多个放大器(1~3);和连接多个放大器(1~3)的接地线(5)。将多个放大器(1~3)所具有的衬底(21)分别连接上述接地线(5),从而将衬底彼此分离,避免经过该衬底的电路之间的耦合。另外,通过使处理微小信号的初级放大器(1)与其他的放大器(2、3)的信号的反馈回路相异,还能防止自后级放大器(2、3)向前级放大器(1)的大信号反馈。

Description

多级放大器及集成电路
技术领域
本发明涉及多级放大器及集成电路,特别涉及具备在被级联的多级放大部依序放大信号的增益的多级放大器、以及具有该多级放大器或其他大增益的电路的集成电路中适用的多级放大器及集成电路。
背景技术
通常,在FM无线电接收机的限幅放大器,或AM无线电接收机的IF(Intermediate Frequency)放大器等中,为了放大微小输入信号以获得较大增益,通常采用将多个放大器多级级联连接而可获得高增益的多级放大器。以往,也可提供将该多级放大器集成于单芯片的IC。
图1为具有多级放大器的IC芯片的现有技术例的图。如图1所示,多级放大器是自输入侧至输出侧、由级联n个(本例为3个)的放大器1、2、3所构成。各放大器1~3共同被连接于相同的电源线4,经电源端子盘(pad)6在IC芯片100的外部连接于电源VDD。另外,各放大器1~3共同被连接于相同的接地线5,经接地端子盘7在IC芯片100的外部接地。各放大器1~3利用外部电源VDD进行放大动作。
在如此构成的多级放大器中,被输入于第一级放大器1的微小信号,通过该放大器1放大所定电平后输出。在此放大且被输出的信号,被输入于第二级放大器2,在该放大器2中进一步被放大后输出。
以下同样,通过第三级放大器3将信号进一步放大。这样,进入第一级放大器1的微小输入信号,愈到后级振幅逐渐变大,最后自第三级放大器3输出被放大至所定电平的信号。
通常,FM无线电接收机的限幅放大器、或AM无线电接收机的IF放大器等要求80dB左右的高增益,μV(微伏特)级的微小输入信号通过该多级放大器后被放大至mV(毫伏特)级的信号。
如上述图1所示,在现有技术多级放大器中,各级放大器1~3共同连接一电源线4并被引出至电源端子盘6。因此,自外部电源VDD依序被引入各级放大器1~3中的电流存在差异。此时,由于电源线4上存在有共同阻抗,所以被供至各级放大器1~3的电源会发生电位差。尤其是当级联如放大器的面积较大的电路时,自初级放大器1至电源端子盘6的距离变大,故由于高阻抗会产生较大电位差。并且,存在该电位差会以噪声的形式出现的问题。
另外,通过各级放大器1~3的内部电路、电源线4及接地线5所形成的信号反馈回路,会造成自后级放大器向前级放大器的信号反馈。因此,正常的放大信号与反馈信号互相干涉使放大动作变为不稳定,从而造成多级放大器的性能降低。另外,当末级放大器3中的mV级信号反馈到处理μV级微小信号的初级放大器1中时,若总的电路增益较大也会发生振荡的问题。
发明内容
本发明就是要解决上述问题而开发的,其目的在于:在将多个放大器级联连接时,在具有较大增益且面积也大的电路中,能防止在电源线中产生的噪声或振荡等,从而使电路稳定动作。
本发明的多个放大器,具有:用于对来自前级的输入信号进行放大后向下一级输出而级联的多个放大器;和连接上述多个放大器的接地线,其特征在于:将上述多个放大器所具有的衬底,分别连接上述接地线。
另外,本发明也可以是,连接上述多个放大器的电源线具有:与上述多个放大器中的至少初级放大器连接的第一电源线;和与除了上述至少初级放大器以外的、剩余的放大器共同连接的第二电源线。
依据如上述构成的本发明,通过将多个放大器的衬底个别连接于接地线,使衬底互相分离,从而可避免通过该衬底的电路间耦合。
依照本发明的其他特征,由于对至少上述初级放大器与其他放大器经不同的电源线予以供应相同电源电压,故不会因各放大器所引入电流差致初级放大器与其他放大器间发生较大电位差,因而可阻止该电位差所起因的噪声发生。另外,由于初级放大器与其他放大器的信号反馈回路相异,还能防止自后级放大器向初级放大器反馈信号。
附图说明
图1为具有现有技术的多级放大器的IC芯片构成图。
图2为具有实施例1的多级放大器的IC芯片构成图。
图3为具有实施例2的多级放大器的IC芯片构成图。
具体实施方式
(实施例1)
以下,就本发明实施例1参照图示加以说明。
图2为具有本实施例的多级放大器的IC芯片10构成例图。如图2所示,在本实施例的多级放大器中,自输入侧向输出侧级联有n个(本例为3个)的放大器1、2、3。
上述多个放大器1~3中,初级放大器1被连接于第一电源线8,经电源端子盘6在IC芯片10的外部被连接于电源VDD(未图示)。另外,除了初级以外的两放大器2、3分别被共用连接于相同的第二电源线4,并经电源端子盘6在IC芯片10的外部被连接于电源VDD。各放大器1~3利用外部电源VDD进行放大动作。
虽然也可将第一电源线8及第二电源线4连接于不同的电源端子盘,但本实施例却如图2所示共用连接于一个电源端子盘6。这样,可避免电源端子盘的增加同时,对第一电源线8及第二电源线4保证能提供相同的电源电压。
另外,各放大器1~3,分别被共用连接于接地线5,经接地端子盘7在IC芯片10外部被接地。另外,在第二电源线4与接地线5间设有旁路电容器9,该旁路电容器9的容量为数pF左右。
如上所述,本实施例的IC芯片10的特征是,将电源线分成用于处理最微小信号的初级放大器1和用于处理被放大且电平变大某种程度的信号的放大器2、3两条,并将被分离的各电源线8、4引出至共同的电源端子盘6。
这样,在初级放大器1与其以外的放大器2、3之间就不会发生较大电位差,可有效地阻止该电位差所起因的噪声发生。另外,由于初级放大器1与其以外的放大器2、3的信号反馈回路相异,所以不会有自后级放大器2、3向前级放大器1反馈信号的情形。因此,能避免正常的放大信号与反馈信号发生干涉以致限制增益的放大。另外,也能避免mV级较大信号反馈到处理μV级微小信号的初级而产生振荡,可使多级放大器稳定地动作。
并且,在本实施例中,因在共用连接多个放大器2、3的第二电源线4上设有旁路电容器9,所以即使因电源线4上的阻抗而产生噪声,也能经该阻抗与旁路电容器9予以平滑化噪声,将噪声抑制于最小限度。
另外,在上述实施例中,虽将两个放大器2、3共用连接于一电源线4,但若放大器2所处理的信号的电平并不足够大,而有可能因自后级放大器3的反馈信号产生振荡时,也可将该两个放大器2、3上的电源线加以分离,并把所分离的各电源线引出至共用的电源端子盘6。
例如,也可以将多个放大器1~3分别与多条电源线单独连接,并且将这些多条电源线连接于共用的电源端子盘6。另外,也可以将初级及第二级放大器1、2连接于共用的电源线,并将第二级为止的放大器1、2与第三级放大器3的电源线加以分离。
另外,在上述实施例中,虽把电源线予以分离,但将接地线或将电源线及接地线双方面都加以分离也可。例如,将图2所示接地线5,分离为初级放大器1与接地端子盘7间的第一接地线,与除了初级放大器1的剩余放大器2、3与接地端子盘7间的第二接地线也可。
另外,在上述实施例中,虽就多级放大器进行了说明,但可适用于任何使微小信号的增益放大的电路。另外,并不局限于使信号的增益放大的电路,只要是搭载了多级将来自前级的输入信号处理后输出至下一级的处理电路的集成电路等、具有较大总的增益且面积较大(自端子盘的距离较大)的电路,则在这种集成电路中也可同样适用本发明。
(实施例2)
其次,参照图示说明本发明实施例2。
图3为具有本实施例的多级放大器的IC芯片20构成例图。此外,在图3中,与图2所示符号相同符号的要素具有相同功能,故在此省略其重复说明。
在图3所示的实施例2中,如符号21所示,是将多个放大器1~3所具有的衬底(substrate:在MOSFET的硅基板上形成的井区域)分别连接于接地线5。
以往,与图1所示的电源线4或接地线5同样,各放大器1~3的衬底,是将相同衬底彼此归并后共用连接于一衬底线(未图示)上,并将其连接于专为衬底而设的专用端子盘(未图示)上。这样,将漏泄于衬底的噪声成分等,以衬底线的铝布线等加以吸取,并从专用的衬底端子盘放出至芯片外部。
但是,此时除了电源端子盘6或接地端子盘7外,尚需装设衬底的专用端子盘。与此相反,本实施例并不需设置衬底的专用端子盘,相应地可缩小IC芯片20的面积。
另外,通过将共用的衬底线连接于接地端子盘7,也可省略衬底的专用端子盘。但在本实施例中并不设置共用的衬底线本身,而是将各放大器1~3的衬底分别连接于接地线5,经接地线5予以连接于接地端子盘7。这样,可防止各放大器1~3所具有的衬底间的耦合,以抑制所谓的耦合噪声。
另外,在本实施例2中,也可适用实施例1所述各种变形例。例如,也可以将初级放大器1及其以外的放大器2、3的接地线分离,并将所分离的各接地线连接于衬底。
以上所示本实施例的多级放大器及集成电路,可适用于:如AM或FM无线电接收机、电视接收机、携带电话机、无绳电话机、近距离无线电通信技术的蓝牙、无线LAN、汽车驾驶导向系统、具有通信功能的游戏机等,具有接收并处理高频信号(RF信号)功能的各种电子机器。
另外,以上所说明的各实施例,都不过是为实施本发明时的一具体化例示而已,不得由此限定性解释本发明的技术范围,即,本发明只要不脱逸其精神,或其主要特征,可以种种形式加以实施。
如上所述,由于本发明至少将初级放大器与其以外的放大器的电源线分离,且将所分离各电源线引出至电源端子盘,所以能抑制在初级放大器与其以外的放大器之间发生较大电位差,并可有效地阻止因该电位差而产生的噪声。
另外,能使初级放大器与其以外的放大器的信号的反馈回路相异,以有效地防止自后级放大器向初级放大器的信号反馈。这样可避免正常的放大信号与反馈信号互相干涉以致限制放大增益。另外,能避免mV级较大信号反馈到处理μV级微小信号的初级而发生的振荡,可使电路稳定地动作。
依据本发明的另外特征,即使在第二电源线上发生噪声,也能经该噪声的阻抗与第二电源线及接地线间所设旁路电容器予以平滑化噪声,将噪声电平加以抑制。
依据本发明的其他特征,由于将多个放大器的衬底分别连接于接地线,故能将衬底互相予以分离。这样,可避免通过该衬底的电路间耦合,以抑制所谓的耦合噪声。另外,由于能不需设置衬底的专用端子盘,所以能相应地缩小芯片面积。
本发明可在将多个放大器级联连接时,在具有较大增益且面积也大的电路中,能防止在电源线中产生的噪声或振荡等,从而使电路稳定动作。

Claims (4)

1.一种多级放大器,具有:用于对来自前级的输入信号进行放大后向下一级输出而级联的多个放大器;和
连接上述多个放大器的接地线,
其特征在于:将上述多个放大器所具有的衬底,分别连接上述接地线。
2.一种多级放大器,具有:用于对来自前级的输入信号进行放大后向下一级输出而级联的多个放大器;
连接上述多个放大器的电源线;以及
连接上述多个放大器的接地线,
上述电源线具有:
与上述多个放大器中的至少初级放大器连接的第一电源线;和
与除了上述至少初级放大器以外的、剩余的放大器共同连接的第二电源线,其特征在于:将上述多个放大器所具有的衬底分别连接上述接地线。
3.一种集成电路,具有:用于对来自前级的输入信号进行放大后向下一级输出而级联的多个放大器;
与上述多个放大器连接的接地线;以及
连接于上述接地线的接地端子盘,其特征在于:
上述多个放大器所具有的衬底分别连接于上述接地线。
4.一种集成电路,具有:用于对来自前级的输入信号进行放大后向下一级输出而级联的多个放大器;
与上述多个放大器连接的电源线;
与上述多个放大器连接的接地线;
连接于上述电源线的电源端子盘;以及
连接于上述接地线的接地端子盘,
上述电源线具有:连接于上述多个放大器中的至少初级放大器与上述电源端子盘之间的第一电源线;和
共同连接于除了上述至少初级放大器以外剩余的放大器与上述电源端子盘之间的第二电源线,其特征在于:上述多个放大器所具有的衬底分别连接于上述接地线。
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