CN1243614A - 高频放大器及通信接收机或无线电收发机 - Google Patents

Abstract

在已知的两级放大器级之前是为所述两级放大器级提供固定摆动信号的大放大增益级。尤其在如寻呼机、移动或无绳电话这样的便携式装置中,这种接收机结构耗电很大。本发明提供一种放大器结构,该结构具有至少四个放大器级的级联,电阻反馈放大器级和非电阻反馈放大器级交替联接。由此,对于同样的静态耗电来说,带宽—增益乘积得到极大的改善。所述放大器可以用于寻呼机、蜂窝或无绳电话、或者其他合适的通信设备的合成器电路的锁相环路中。

Description

高频放大器及通信接收机或无线电收发机

本发明涉及一种高频放大器，该放大器包括电阻反馈放大器级和非电阻反馈放大器级的级联。

本发明还涉及通信接收机或无线电收发机。

上述类型的高频放大器在美国专利US5,491,441中可以获知，在US专利NO.5,491,441中，所述放大器用于放大具有通常为100mV到1V的相当小幅度输出电压摆动的振荡器信号。所谓变换器电路连接在振荡器输出和电阻反馈放大器级的输入之间。变换器级从可变振幅小量值输出振荡器信号产生大的固定的摆动输出信号。当被包括在集成电路中时，由于大的放大系数，包含在变换器级中的晶体管具有相对大的基片面积以至于需要相对大的供电电流。尤其当用于寻呼机、移动或无绳电话这样的便携式设备时，是非常不希望包括大电流电路系统的。所需要的是耗电量尽可能低的电路系统。或者，否则的话，在如上述申请中的放大器结构应当可以获得足够的增益和带宽，同时具有低耗电量。在这一方面，US专利No.5,491,441中所述电路还存在具有相对低的增益和带宽的缺点。已知电路的另一缺点是在第一和第二级变换器装置失配的情况下，非电阻反馈级的静态工作点会向其中一条电源线作大的移动使得放大器输出信号的幅度大大降低。

本发明的目的是提供一种高频放大器，特别是在频率合成器的锁频或锁相回路中使用的高频放大器，这种放大器具有足够大的增益和带宽，同时耗电量低。

至此，根据本发明的高频放大器，其特征在于级联包括至少另一个电阻反馈放大器级和至少另一个非电阻反馈放大器级，在级联中，电阻和非电阻反馈放大器级的联接是电阻和非电阻放大器级在级联中交替配置。

基于本发明的理解，通过一连串由连接到非电阻放大器级的电阻反馈放大器级构成的足够数量的相同的基本组成构件可以降低耗电量。因为每级的基片面积可以作得很小，所以耗电量低。足够数量的级能够获得大的增益和带宽。实际上，另一种可能的解决方案是大量的电阻或非电阻反馈放大器级分别级联。但是仿真结果表明电阻反馈放大器级的耦合导致低频时有足够的增益，但在较高频率时导致快速电压降落，从而使得对于小输入信号来说，放大器在较高频率不能正常运行。非电阻放大器的耦合也没有得到令人满意的仿真结果。

实施例在所附的权利要求中声明。偶数个级实现了放大器的输入和输出信号的极性是相同的。以相同的放大器级获得最大带宽，并且进一步简化了设计。如果每级DC偏移没有很好地限定，则使用放大器级的AC耦合。通过在每个放大器级中应用电源启动晶体管，可以实现完全关闭放大器。当电路暂时不工作时应当将耗电量降到最低，这一点在放大器用于便携式通信接收机或无线电收发机时是非常重要的。这种暂时不工作状态在寻呼机或FD/TDMA GSM无线电收发机中经常出现。

下面结合附图以举例的方式对本发明进行描述。在这些附图中：

图1示意地示出根据本发明的通信接收机，

图2是根据本发明的高频放大器框图，

图3是根据本发明的高频放大器的一个实施例，

图4是与现有技术相比的放大器增益的仿真结果，

图5是与现有技术相比的放大器带宽的仿真结果，及

图6是与现有技术相比的放大器增益-带宽的仿真结果。

附图中相同的附图标记表示相同的特征。

图1示意地示出了根据本发明的通信接收机。这种通信接收机可以是寻呼机。当接收机包括在进一步具有发射机分支(未示出)的无线电收发机的接收机分支中时，就得到用于如GMS这样的蜂窝式系统或如DECT这样的无绳系统的无线电收发机。接收机1包括连接到RF放大器3的天线2，RF放大器3的输出信号送入混频器4。如果情况可以的话，混频器4的输出信号送入普通电路系统，如第二混频器以及解调器和基带电路系统。这种电路系统在本领域中是众所周知的，因此在此不详细示出。接收机1包括本机频率发生装置5，该装置的输出信号馈送到混频器4。频率发生装置5包括包含在频率或相位锁定频率控制回路中的压控振荡器6，所述频率或相位锁定频率控制回路包括根据本发明的放大器7，双模预定标器8，参考振荡器信号10馈送到其中的相位检测器9，电荷泵11，以及回路滤波器12。接收机1还包括控制放大器7的微控制器12。

图2示出了根据本发明的高频放大器7的框图。放大器7包括至少四个放大器级。所示为在第四和第五级之间以虚线连接的6级实施例。虚线表示放大器可以扩展为任一所需数量的级。放大器7包括电阻反馈放大器级20。在放大器符号中电阻反馈用电阻21象征性地示出。级20后接非电阻反馈放大器级22。所示级联还包括放大器级基本组成部件的同样的连续结构。所示为放大器23，24，25和26。

图3所示为根据本发明的分别具有放大器级30，31，32和33的高频放大器7的四级实施例。级30和32是电阻反馈放大器级，级31和33是非电阻反馈级。放大器级30包括串联排布在电源线37和38之间的CMOS晶体管34，35和36。类似地，级31，32和33包括CMOS晶体管39，40，41，42，43，44，45，46和47。放大器7包括输入端48和输出端49，以及用于启动该级电源的启动输入50。晶体管36，41，44和47是由微控制器12控制的电源启动晶体管。晶体管36，41，44和47也可以是PMOS晶体管。在那种情况下，这些晶体管放置在电源线37和放大器级的晶体管34，39，42以及45之间。

图4所示为与现有技术文件US专利5,491,441相比四级放大器7的增益的仿真结果。采用类似的环境，即相同的晶体管基片面积以及因此相同的静态电流Idd，相同的负载和相同的输入耦合电容器。所选择的工艺是0.35μm COMS工艺。电源电压选为2V。在模拟室温下进行仿真。纵轴所示为增益G，以dB表示。所示电流Idd以μA表示。实线曲线表示根据本发明的放大器7的仿真结果，虚线表示现有技术电路的仿真结果。仿真结果表明根据本发明的放大器较现有技术放大器有了极大的改善。例如，对于700μA的典型Idd电流来说，改善为大约24dB。

图5所示为与现有技术文件US专利5,491,441相比作为Idd函数的以Hz表示的放大器7的带宽BW的仿真结果。同样，也较现有技术有了极大的改善。对于Idd＝700μA来说，改善超过30Mhz。

图6所示为与现有技术文件US专利5,491,441相比放大器7的增益-带宽G-BW的仿真结果。从仿真结果明显看出：更高的增益和更宽的带宽并不一定意味着如现有技术电路那样需要更大的耗电量。对于现有技术电路，通常还需要外置于IC的另一放大器作为前置放大器。这种外置放大器使耗电量大大增加，同时由于设备包括外置放大器使生产成本增加。省去外置放大器的另一好处是可以使通信设备尺寸更小且重量更轻。

根据前述内容，显然本领域的技术人员可以在由权利要求所限定的本发主题和范围内进行各种不同的修改，因此本发明并不限制于所提供的范例。

Claims (8)

1.一种高频放大器，包括电阻反馈放大器级和非电阻反馈放大器级的级联，其特征在于，所述级联包括至少另一个电阻反馈放大器级和至少另一个非电阻反馈放大器级，在所述级联中，电阻和非电阻反馈放大器级的联接是所述电阻和非电阻放大器级在级联中交替配置。

2.根据权利要求1所述的高频放大器，其中电阻反馈放大器级的数量等于非电阻反馈放大器级的数量。

3.根据权利要求1或2所述的高频放大器，其中所述放大器级是DC耦合的。

4.根据权利要求1或2所述的高频放大器，其中所述放大器级是AC耦合的。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的高频放大器，其中所述放大器包括在集成电路中，所述放大器包括具有CMOS晶体管的放大器级，在连续的级中相应的COMS晶体管的基片面积基本相等。

6.根据权利要求1所述的高频放大器，其中所述放大器级包括具有耦合控制输入的电源启动晶体管。

7.包含天线和高频处理装置的通信接收机或无线电收发机，它包括前述权利要求中任一权利要求所述的高频放大器。

8.根据权利要求7所述的通信接收机或无线电收发机，其中所述高频装置包括连接在所述天线和混频器之间的射频放大器，以及连接到所述混频器的频率合成器，所述频率合成器包括包含在频率控制回路中的压控振荡器，所述高频放大器包含在所述频率控制回路中并连接到所述压控振荡器的输出。

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