CN1249938C - 电场强度检测电路及限幅放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电场强度检测电路，对于由第1差动放大器(11)多级连接所构成的差动电路，追加配置与至少一部分的第1差动放大器(11)并联的第2差动放大器(12)，通过取得从第2差动放大器(12)向晶体管(Oi)的被检波信号，对构成第1差动放大器(11)的恒流电路(Ii1)予以流通较大电流以取得较大差动放大的增益，并且通过对构成第2差动放大器(12)的恒流电路(Ii12)予以流通较小电流而提高取得检波所需的信号电平。

Description

电场强度检测电路及限幅放大器
技术领域
本发明涉及电场强度检测电路及限幅放大器，尤其是关于加以改善而可获得直线性良好的电场强度检测信号的电场强度检测电路及使用它的限幅放大器。
技术背景
一般在如无线电接收机、移动电话机、无线电话、电视接收机等，接收高频信号(RF信号)加以处理的电子机器中，使用检测所接收高频信号的电场强度，并输出对应于该电场强度的电平的直流信号的电场强度检测电路。
图1为表示以往的电场强度检测电路的构成的图。在图1中，由电容器C及电阻R构成输入级的高通滤波器1。该高通滤波器1之后，多级地连接有n个差动放大器2，3，4。且由该多级连接的n个差动放大器2，3，4构成限幅放大器。
各差动放大器2，3，4是分别由两个电阻Ri1，Ri2(i＝1～n)与两个晶体管Qi1，Qi2(i＝1～n)构成的差动对及恒流电路Ii(i＝1～n)所构成。即，构成各个差动对的两个晶体管Qi1，Qi2的源极被互相共用地连接，这些共用源极分别与恒流电路Ii(i＝1～n)连接。且，这些各个晶体管Qi1，Qi2的共用源极分别通过晶体管Qi(i＝1～n)与恒流电路I连接。
另外，各晶体管Qi1，Qi2的漏极分别通过电阻Ri1，Ri2与电源VDD连接。并且，各个晶体管Qi1，Qi2的栅极被输入除了初级差动放大器2外的自前级差动放大器输出的输出信号VOUTi(i＝1～n-1)。初级差动放大器2的各晶体管Qi1，Qi2的栅极则被输入通过高通滤波器1的输入信号Vin。
所述各晶体管Qi及恒流电路I乃构成连接于限幅放大器后级的检波电路一部分。该检波电路通过输入n个差动放大器2，3，4的输出信号，将其平滑化予以输出，而可获得直流的电场强度检测信号VDC。
图2为电场强度检测电路的输入输出特性，即输入信号Vin(电压值)与输出信号VDC(电压值)的关系图。电场强度检测电路中，理想的是输入信号Vin的对数与输出信号VDC的关系尽量具有良好的直线性。例如，在作为无线电接收机的情况下，需在0[dBμ](1μV)～80[dBμ](10mV)左右的广泛范围确保直线性。因此，设置多个构成限幅放大器的差动放大器，并将该等予以多级连接，且以流通于恒流电路Ii(i＝1～n)的电流大小调整各级的差动放大器2，3，4。
即，如上构成的限幅放大器，其初级差动放大器2的晶体管Q11，Q12所输入的信号Vin，仅放大所定电平再被予以输出。在本电路中，晶体管Q11是呈反相输出，晶体管Q12呈同相输出。在此，被放大并输出的信号被输入到第2级差动放大器3的晶体管Q21，Q22的基极，并在该差动放大器3进行进一步放大并予以输出。
以下同样，由各级差动放大器2，3，4依序放大信号，由此，第1级差动放大器2的输入信号Vin被逐级放大。但是，由于各级信号的输出电平不会超过电源电压VDD，所以各级的输入信号当到达所定电平以上时，形成不能再被放大的饱和状态。
第n级差动放大器4的信号输入电平由于比其他各级为最大，故在低输入电平时最早形成饱和。另外，第1级信号的输入电平Vin比起其他各级为最小，所以如果不输入高电平则不会形成饱和。通过将具如此特征的各级差动放大器2，3，4的输出电压加以平滑化，可以获得如图2所示的直线性尽量良好的特性。
将构成限幅放大器的差动放大器仅设一级时，放大率如大，信号则随即饱和，放大率如小，欲放大至所盼电平却需费颇多时间，故关于输入出特性无法获得良好的直线性。于是，如所述将多个差动放大器2，3，4予以多级连接予以构成限幅放大器。
在这样的情况下，各级差动放大器2，3，4为了分别获得所定的增益，需对各级恒流电路Ii(i＝1～n)予以流通与增益呈平衡的电流。此时，由于第n级差动放大器4的增益为最大，于是对于所对应恒流电路1，必须予以流通比其他各级更大的电流。
然而，为了确保较大的增益而促使流通于各级恒流电路Ii(i＝1～n)的电流增大时，构成检波电路的各晶体管Qi(i＝1～n)所输入信号电平(图1所示各节点a1～an的电压电平)即变成比原来的电平小，从而导致发生DC检波效率转坏的问题，对于这种情况，下面参照图3加以说明。
图3为向各晶体管Qi(i＝1～n)的栅极输入的输入信号(出现于各节点a1～an的信号)的波形图。由于越到限幅放大器的后端(节点an侧)恒流电路Ii的电流值就越大，所以如图3所示，后端侧的信号电平形成顶部的收缩，小于原来的电平。因此，DC检波效率转坏，尤其是在后级侧的信号会形成在AC状态下的信号的缺损，因此存在着无法确保所述直线性的问题。
发明内容
本发明就是为了解决这样的问题，目的是在提高连接成多级差动放大器的限幅放大器的增益的同时，又能获得良好的DC检波效率。
本发明的电场强度检测电路的特征是，具有：输入级的高通滤波器；差动放大电路，其与所述高通滤波器连接，由将从前级输入的信号放大并输出至次级的第1差动放大器多级连接所构成；第2差动放大器，其仅与构成所述差动放大电路的n个第1差动放大器中后级侧的多个并联配置；和检波电路，其从所述第2差动放大器获取被检波信号，进行检波。
另外，本发明的限幅放大器的特征是，具有由将从前级输入的信号放大并输出至次级的第1差动放大器予以多级连接所构成的差动放大电路及仅与所述构成差动放大电路的n个第1差动放大器中后级侧的多个呈并联配置的第2差动放大器。
由于本发明具有上述的技术特征，所以通过对构成第1差动放大器的第1恒流电路流通较大电流而可获得较大差动放大增益的同时，通过对构成第2差动放大器的第2恒流电路予以流通较小电流而可获得较大的检波所需的信号电平。从而，在提高差动放大增益的同时，可获得良好的检波效率。
而且，n个第1差动放大器中的一部分，例如，由于仅对特别需要获得较大差动放大增益的后级侧多个第1差动放大器并联配置第2差动放大器，所以能够将元件数的增加抑制在最小限度。从而，可抑制因元件数的增加所致的电路面积的增大，并提高差动放大增益和获得良好的检波效率。
附图说明
图1为表示以往的电场强度检测电路的构成图。
图2为表示电场强度检测电路的输入输出特性的图。
图3为表示各晶体管Q1的栅极输入信号的波形图。
图4为表示本实施例的电场强度检测电路的局部构成图。
图中：1-高通滤波器；2，3，4-差动放大器；11-第1差动放大器；12-第2差动放大器；Ri1，Ri2-电阻；Qi1，Qi2-晶体管；Ii-恒流电路；Vouti-输出信号；Vin-输入信号；Q21，Q22-晶体管；Q1～Qn-节点；Ii1，Ii2-恒流电路；Qi3，Qi4-晶体管。
具体实施方式
以下，依据图示说明本发明的一实施例。
图4为表示本实施例的电场强度检测电路局部构成的图。在此，虽表示第2级的构成，但同样的构成可多级连接至i＝1～n。
如图4所示，本实施例的电场强度检测电路在第i级具有：两个电阻Ri1，Ri2与两个晶体管Qi1，Qi2的差动对及恒流电路1i1构成的第1差动放大器11。构成所述差动对的两个晶体管Qi1，Qi2的源极互相连接，恒流电路1i1被连接于该共用源极。
另外，各晶体管Qi1，Qi2的漏极则分别通过电阻Ri1，Ri2连接于电源VDD。另外，各晶体管Qi1，Qi2的栅极被输入来自前级第1差动放大器(未图示)的输出信号。且，当i＝1时(初级时)，该初级差动放大器的各晶体管Qi1，Qi2的栅极被输入通过图1所示高通滤波器1的输入信号Vin。
所述第1差动放大器11与图1所示差动放大器2，3，4相同。在本实施例中，除了该第1差动放大器11外，还并联设有另外一个第2差动放大器12。第2差动放大器12由两个晶体管Qi3，Qi4的差动对及恒流电路1：2构成。即，构成所述差动对的两个晶体管Qi3，Qi4的源极互相导通连接，恒流电路1i2被连接于该共用源极。
另外，各晶体管Qi3，Qi4的漏极则分别连接于电源VDD。另外，各晶体管Qi3，Qi4的栅极被输入自前级第1差动放大器(未图示)的输出信号。且，当i＝1时(初级时)，该初级差动放大器的各晶体管Qi3，Qi4的栅极被输入通过图1所示高通滤波器1的输入信号Vin。
在本实施例的电场强度检测电路中，构成检波电路的晶体管Qi的栅极不是连接于构成第1差动放大器11的各晶体管Qi3，Qi4的共用源极，而是连接于本实施例新装设的构成第2差动放大器12的各晶体管Qi3，Qi4的共用源极。
另外，构成两个差动放大器11，12的各恒流电路Ii1，Ii2，第1差动放大器11的恒流电路Ii1中予以流通与以往同样的较大电流。由此，可确保差动放大的较大增益。另外，对第2差动放大器12的恒流电路Ii2则予以流通较小电流。且由此，使晶体管Qi的栅极所输入信号电平不会小于原来的电平，从而可保持良好的DC检波效率。
如上所述，通过将如该图4的构成予以多级连接至i＝1～n，以构成本实施例的限幅放大器。多级连接的级数例如为6～8级。在本实施例中，虽对如此多级连接的所有级予以装设第2差动放大器12亦可，但也可以仅对一部分级予以装设第2差动放大器12。
即，本实施例由于比以往的电场强度检测电路增多了设置第2差动放大器12的元件数，所以如对所有级均装设第2差动放大器12，则相对地元件数变多而电路面积变大。于是，通过仅在需要的级处追加第2差动放大器12可抑制元件数的增加。
例如，比起多级连接的第1差动放大器11的初级侧，由于其后级侧的差动放大增益较大，故能自初级至数级仅设第1差动放大器11而不予装设第2差动放大器12，而仅在后级侧的数级(例如最后两级)才予以追加第2差动放大器12。这样，即不必装设太多元件数，便可获得较大差动放大的增益并保持良好的DC检波效率。
另外，所述说明的实施例，仅为表示实施本发明的一具体例，不得以此限定解释本发明的技术范围。即，本发明可不脱逸其精神或其主要特征，以各种形式加以实施。
本发明可提高多级连接差动放大器的限幅放大器的增益，且能够保持良好的DC检波效率。

Claims (2)

1.一种电场强度检测电路，其特征在于：具有：
输入级的高通滤波器；
差动放大电路，其与所述高通滤波器连接，由将从前级输入的信号放大并输出至次级的第1差动放大器多级连接所构成；
第2差动放大器，其仅与构成所述差动放大电路的n个第1差动放大器中后级侧的多个并联配置；和
检波电路，其从所述第2差动放大器获取被检波信号，进行检波。
2.一种限幅放大器，其特征在于：具有由将从前级输入的信号放大并输出至次级的第1差动放大器多级连接所构成的差动放大电路、及仅与所述构成差动放大电路的n个第1差动放大器中后级侧的多个呈并联配置的第2差动放大器。
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