CN1858992A - 一种高稳定性的放大电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高稳定性的放大电路，包括放大器，所述的电路还包括并联在所述放大器的射频通道上的谐振吸收电路。本发明克服现技术的不足，采用在放大器的射频通道上并联谐振吸收电路的技术方案，在不影响放大器射频指标的前提下提高放大器低频和高频段的稳定性，本发明所述的电路成本很低，对射频放大器低频、高频段稳定性的改善效果好。

Description

一种高稳定性的放大电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域的放大电路技术，具体来说，涉及一种高稳定性的放大电路。

背景技术

根据放大器自激振荡理论，放大器增益过高或反向隔离度过小，会导致放大器自激振荡，因此，减小放大器工作带外增益或增大反向隔离度都可以提高放大器稳定性。一般来说放大器容易在高频和低频段出现自激振荡，其原因主要在于：在低频段，放大器增益往往很高，容易满足自激振荡条件；在高频段，很多放大器S12(反向隔离度)指标恶化，也容易使电路满足振荡条件，产生自激的故障，小信号放大器如果出现自激，会在输出端口产生许多干扰信号，放大器不能对有用信号有效放大；大功率放大器如果出现自激，器件会严重发热，严重的会造成器件损坏。

为解决上述的放大器在高频和低频段出现的自激振荡问题，现有技术中采用正电阻化方案，其中串联电阻和并联电阻的电路原理图分别如附图1中(a)和(b)所示，因为放大器振荡的原因是端口出现负阻抗，抑制振荡的最直接的方法是串联或并联电阻，使得外接电阻抵消负阻部分，以输入端口为例，就是要保证：Re{Z_in+R_in′+Z_S}＞0或Re{Y_in+G_in′+Y_S}＞0，其中Z_S为信号源阻抗，R_in′为传输线电阻，Z_in为放大器输入阻抗，三者相加的实部是系统总的电阻，如果这个数值为正数，电路对各种杂散信号有衰减作用，使得系统保持稳定；如果出现负阻情况，电路对杂散信号有放大作用，杂散不断被放大，导致自激振荡，这就是电路产生自激振荡的原理。并联电阻提高稳定性的原理与串联电阻原理相同。但是采用正电阻化方案同时也带来了其他的问题：如果电路离稳定态偏离较大，需要串联较大电阻才能被拉到稳定状态，串联的大电阻会严重影响电路其它射频指标。

针对放大器在高频段和低频段出现自激振荡问题，现有技术中还采用如附图2所示的低频吸收电路，该电路是通过降低放大器低频段的增益，从而改善放大器的稳定性的。如附图2所示，在放大器输入端和地之间串接电感L1和电阻R1，在低频段，电感L1表现的感抗很小，低频段带外信号被电阻R1吸收掉，降低了放大器低频段的增益，提高了放大器低频段的稳定性，但是对于高频段，电感L1表现的感抗很大，信号不能被电阻R1吸收，电路对高频段增益没有影响，对放大器高频段的稳定性没有改善作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高稳定性的放大电路，以解决现有放大器在低频段和高频段容易自激振荡的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种高稳定性的放大电路，包括放大器，所述的电路还包括并联在所述放大器的射频通道上的谐振吸收电路。

其中所述的谐振吸收电路由电感L和电容C并联后再串接一个吸收电阻组成。

其中所述的谐振吸收电路的谐振点被设计在放大器的工作频段内，对放大器的工作频率段体现为高阻抗，对放大器的非工作频率段的低频段和高频段体现为低阻抗。

其中所述的谐振吸收电路为一个或者多个。

其中所述的谐振吸收电路并联在放大器输入端和/或输出端的射频通道上。

其中所述的谐振吸收电路中的电感L采用微带线电感。

其中所述的吸收电阻的取值为射频通道的特征阻抗值。

本发明克服现技术的不足，采用在放大器的射频通道上并联谐振吸收电路的技术方案，在不影响放大器射频指标的前提下提高放大器低频和高频段的稳定性，本发明所述的电路成本很低，对射频放大器低频、高频段稳定性的改善效果非常好。

附图说明

图1为现有技术中的正电阻化方法提高放大器稳定性的电路原理图；

图2为现有技术中采用低频吸收电路提高放大器稳定性的电路原理图；

图3为本发明电路原理图；

图4为未采用谐振吸收电路的放大电路稳定性仿真图；

图5为采用谐振吸收电路的放大电路稳定性仿真图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。

为了抑制放大器高频段自激，稳定性电路应起到同时降低低频段和高频段的增益的作用，因此本发明的基本原理是采用谐振吸收电路：LC并联组成谐振电路，LC并联后串接电阻R接地，将该电路的谐振点设计在放大器的工作频频段内，谐振吸收电路并联在射频通道上，因为谐振吸收电路在其谐振频率上表现出很高的阻抗，不会对工作带内射频指标造成影响，而对于远离工作频率的低频和高频段，谐振电路表现出较低的阻抗，通过吸收电阻，可以将带外增益压下来，从而提高了放大器在低频、高频段的稳定性。

以下具体说明，本发明实施例电路原理图如附图3所示：由电感L和电容C并联组成的谐振吸收电路并联在放大器的射频通道上，本实施例中采用两个谐振吸收电路，分别在放大器的输入和输出端并联，对于输入端的LC并联电路，包括电感L1、电容C1以及电阻R1，其中L1和C1并联后一端并联在放大器的输入端，另一端通过R1接地，对于输出端的LC并联电路，包括电感L2、电容C2以及电阻R2，其中L2和C2并联后一端并联在放大器的输出端，另一端通过R2接地，设计元件取值，使得两个谐振电路的谐振频率为放大器的工作频率，并联谐振电路在谐振频率上表现的阻抗非常大，近似为开路，不会对工作信号造成影响；而对于其它频率的信号，表现的阻抗小，信号很容易通过L1、C1被R1吸收或者通过L2、C2后被R2吸收，起到抑制带外增益的作用。

假设放大器工作频率为2GHz，根据电感、电容谐振公式

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}$

电感L1取2nH，根据上式，可以计算出电容的取值：

$C1=\frac{1}{{\left(2\mathrm{\πf}\right)}^{2}L}=\frac{1}{{(2\×3.14\×2\×{10}^9)}^2\×2\×{10}^{-9}}\≈3\left(\mathrm{pF}\right)$

两套电路元件参数相同，即C1＝C2，L1＝L2，R1＝R2。

吸收电阻R1或者R2取射频通道的特征阻抗值，射频电路中，特征阻抗通常设计为50欧姆，R1，R2取50欧姆能最大限度地吸收带外信号，提高放大器稳定性。

电路稳定性用稳定性系数k来表示，在仿真软件中k用Stab Fact1表示，k＞1表明电路绝对稳定，k＜1表明电路潜在不稳定，k可以通过测量和计算得到，k越大电路越稳定。

未加谐振吸收电路时，放大器在低频段增益很高，在低频段，稳定性系数k＜1，电路是潜在不稳定的，未加谐振吸收电路时的仿真结果如附图4所示，其中：左图横轴为频率，纵轴Stab Fact1也就是稳定性系数k；右图横轴为频率，纵轴为增益，仿真软件中用dB(2，1)表示。可以看出，未加稳定性措施时，在低频段，放大器增益很高，稳定性系数k＜1，电路稳定性差。

增加谐振吸收电路后的仿真结果如附图5所示，此时低频段带外增益降低，稳定性系数k＞1，放大器在低频段绝对稳定；同时也可以看到，在高频段，采用了谐振吸收电路后，放大器稳定裕量更大了。

本实施例的电路在输入和输出都放置了谐振吸收电路，当然也可以只在在输入部分放置谐振吸收电路，放大器稳定性就能大大提高，满足绝对稳定的要求。

此外，在高频电路中，普通电感特性不太好，可以用一段微带线(PCB走线)来实现电感的作用，电感量的大小跟线宽、走线长度有关，可以根据具体电路设计微带线电感，与电容并联组成谐振电路。

Claims (7)

1、一种高稳定性的放大电路，包括放大器，其特征在于，所述的电路还包括并联在所述放大器的射频通道上的谐振吸收电路。

2、根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，所述的谐振吸收电路由电感L和电容C并联后再串接一个吸收电阻组成。

3、根据权利要求1或2所述的放大电路，其特征在于，所述的谐振吸收电路的谐振点被设计在放大器的工作频段内，对放大器的工作频率段体现为高阻抗，对放大器的非工作频率段的低频段和高频段体现为低阻抗。

4、根据权利要求1或2所述的放大电路，其特征在于，所述的谐振吸收电路为一个或者多个。

5、根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，所述的谐振吸收电路并联在放大器输入端和/或输出端的射频通道上。

6、根据权利要求2所述的放大电路，其特征在于，所述的谐振吸收电路中的电感L采用微带线电感。

7、根据权利要求2所述的放大电路，其特征在于，所述的吸收电阻的取值为射频通道的特征阻抗值。

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