TW512586B - Low noise amplifier having bypass circuitry - Google Patents

Description

512586

先蚋申請參考資料 本專利申請曾於2000年12月7日於盖b — 丁^㈡^、果國提出第09/732，161號 專利申請。 發明之領域 本I月叙σ來與低雜汛放大器有關而特別對具有放大 為模式及旁路模式之低雜訊放大器有關。 發明之說明 一個經由天線所收到發射出來之射頻信號在傳送至混波 器變頻前即被放大頗為普遍。混波器以本地振蓋器信號對 收到之射頻信號加以調整而產生其頻率為所收到射頻信號 頻率與本地振盪信號頻率差之中頻輸出信號。當所收到射 頻信號強度低時’一個放大器在射頻信號被混波前提供信 號之增益。另一方面當所收到射頻信號強度高時，該射頻 信號在被混波前並不加以放大以防止對混波器之過度激勵。 在提供彳§號增盈與不供應信號增益間切換操作模式之先 前技術放大器是根據操作模式而改變放大器之輸入與輸出 阻抗。在放大器輸入或輸出上之任何阻抗改變均會造成在 低雜訊放大器前及後之濾波器不欲見到之改變。在低雜訊 放大器前之濾波器是用來分開接收信號與發射信號。在低 雜说放大裔後之濾波器是用來拒斥影像信號且這均為業界 所熟知。這兩種濾、波器均要求固定之輸入與輸出阻抗，通 常為5 0歐姆。 現在應已瞭解需要具有放大模式及旁路模式且當放大器 在操作模式間切換時輸入與輸出阻抗大致恒定之低雜訊放 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公爱） Μ2ί)86 Α7 Β7 五、發明説明（2 大器 附圖簡介 θ ”六方略電路低雜訊放大器一實例之電路圖；及 圖2為具旁+ 方略电路低雜訊放大器另一實例之電路圖。 附圖之詳細說明 L號SIN被供應至低雜訊放大器1 〇之輸入接頭1 2， 右在放大态杈式中即被加以放大而若在旁路模式中則不予 放大彳° 5虎Sin之頻率範圍從約9 〇 〇 μ η z至約5 G Η z。供應 至輸出接頭50之輪出信號s〇ut當低雜訊放大器1〇操作於放 大°。模式中日守之增益範圍為9-12 dB而當一旁路信號 (ASS)使得低雜訊放大器1〇操作於旁路模式中時之增益（ 損失）則、、、勺為-1.9犯。低雜訊放大器1〇可用下述任何一種技 # U if ’諸如钟化錄、石夕、錯化石夕、互補金氧半導體或 雙極互補金氧半導體等技術。 低^ Λ放大為1〇包括一阻抗匹配電路Μ連接至輸入接頭 12而提供一輸入阻抗信號ΖίΝ。阻抗匹配電路14包括一電感 器16其第一接頭連接至輪入而其第二接頭連接至阻抗匹配 電路14之輸出。一電容器18耦合在阻抗匹配電路丨4之輸出 與通地電源導體之間。電感器16之電感量約為3毫微享 利（nh)而電容器18之電容量約為2微微法拉（pf)。由電感器16 與電容器18組成之匹配網路之輸入阻抗值Z1N約為50歐姆 (u )而匹配於輸入接頭12供應信號8丨^之源極（未示出）之 阻抗。阻抗匹配電路14之輪出連接至增益設定電晶體4〇之 土極、力為75 -之阻k匹配電路14之輸出阻抗匹配約為75□ -5 - 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公&) .........— .............. A7

之電晶體40之輸入阻抗。 電晶體40之射極透過電感器42轉合至通地電源導體，電 感器42代表與將電晶體做射極連接至通地電源導體相關 之引線搭接寄生。雖然圖1所示之電晶體40為-NPN電晶體 + =其也可為PNP或場效電晶體。電晶體4〇之集極連接至 電容器38之第一接頭並透過電阻器刊耦合至接收電壓v“之 電源導體。電容保持電晶心⑽操作於_直線區域 而當低雜訊放大器作於旁路模式_時提供—低接通電 阻’亦即低RDS(吸極一源極電阻）。電容器38之電容量為約 1 pf而電阻器36之電阻值約為400口。 一旁路電路22有一輸入連接至電晶體4〇之基極，一控制 輸入連接至接頭2。用於接收旁路信號及一輸出連接至：容 器38之第二接頭。旁路信號當低雜訊放大器U)操作於放大 器模式中時有一邏輯〇值而操作於旁路模式中時則有一邏 輯1值。按照所收到信號S|N之強度’ 一收到信號強度指示 器電路(未示出）決定低雜訊放大器10操作於放大器模式或 旁路模式中。 旁路電路22包括 尾晶體24,它的第一載流接頭連 接至旁路電路22之輸人接頭。電晶體24之第：載流接頭透 過一電感器34耦合至電晶體26之第一載流接頭。電晶體 之第一載流接頭耦合至旁路電路22之輸出接頭。一電阻哭 32耦合於旁路電路22之輸入與輸出接頭間用做回授=件裔 電阻器32可用來減小增$，改善電路穩^性及調整低雜气 放大器之輸入與輸出阻抗。旁路電路22更包括一電感 -6- 512586 A7 ____________ B7 五、發明説明（4 ) 匕的第接頭連接至電晶體24之第二載流接頭。電感器 第接頭連接至電谷為3 0之第一接頭。電容器3 〇之第 二接頭連接至通地電源導體。電感器28與34之電感量約為2 汕而電容器30之電容量約為2〇pf。 低雜訊放大器1〇包括一阻抗匹配電路44，它的輸入連接 至電晶體40之集極而輸出連接至輸出接頭％。阻抗匹配電 匕括 ％感器46 ’其第一接頭連接至阻抗匹配電路44 之輸入而第二接頭連接至接收電壓Vce之電源導體。一電容 器48有一接頭連接至阻抗匹配電路料之輸入而第二接頭連 接至輸出接頭50。通常電感器46之電感量約為2汕而電容器 48之私谷1約為2 pf。電感器牝與電容器“之值選在使得輸 出阻抗Z0UTi值約為5〇歐姆（Ω )而匹配連接至輸出接頭％ 之外部電路（未示出）之50 Ω阻抗。 在操作中當低雜訊放大器1〇選擇操作於放大器模式中時 ，方路乜號有一邏輯〇值而使電晶體24與26不導電而使電晶 體40基極透過旁路電路22至電晶體牝集極之前授信號路徑 失敗。供應至電晶體4〇基極之電壓¥]81八§迫使該電晶體進 入正常操作範圍，將在輸入接頭12所收到之信號Sm放大並 供應被放大之信號S〇UT至輸出接頭5〇，該信號增益則由電 晶體40、電阻器32與36及操作電壓VBIAS設定。阻抗匹配電 路14促使輸入接頭12上之阻抗值約為5〇□而與源極阻抗匹 配。阻抗匹配電路14之75□輸出阻抗與定為約75□之電晶體 40之輸入阻抗匹配。在輸出接頭5〇上阻抗匹配電路料有一 約為50u之輸出阻抗而與5〇□之負荷阻抗匹配。阻抗匹配電 -7- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210X297公爱·) 512586 A7 B7 五、發明説明（5 ) 路44之輸入阻抗約為40U ，由於電阻器36之負荷電阻值約 為400□而與電晶體40及電阻器36之輸出阻抗匹配。 另一方面，當低雜訊放大器10操作於旁路模式中時，旁

路信號有一邏輯1之值而使電晶體24及26導電。電壓VBIAS 之值小於基極射極接通電壓而迫使電晶體40不導電。於 是在輸入接頭12處之信號S1N透過電晶體24與26被轉移至輸

出接頭50而因此使電晶體40旁路。在旁路模式中，信號SIN 及S〇ut有大致相同之幅度’亦即電晶體40並不放大信號Sin 。應指出的是電容器3 0為一直流阻斷電容器而在該電容器 之第一接頭提供一交流通地。 在旁路模式中電感器28與34之電感量及電容器30之電容 量在設計上是為阻抗匹配而選定。換言之，電感器28與34 之適當電感量及電容器30之電容量促使旁路電路22將該電 路輸出處電阻器36之4U0」電阻轉變成該電路22輸入處之 75□阻抗。應注意在主動模式中電晶體24與26均不導電而阻 抗匹配電路14之輸出處有來自電晶體40基極之75□阻抗。 在旁路電路22輸入處之電晶體24與在旁路電路22輸出處電 晶體26之組合防止電感器28與34及電容器30不會影響低雜訊 放大器10操作於主動模式中之輸入與輸出阻抗。 在旁路模式中阻抗匹配電路14之輸出處又有75□之阻抗 。但這一次阻抗匹配電路14輸出處之75]阻抗並非來自電 晶體40之基極而是來自透過旁路電路22所發生之阻抗變換 使來自電阻器36之400 看來如同一 75□阻抗。因此按照本 實例當低雜訊放大器1 ()操作於主動或旁路模式中時阻抗匹 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝 訂

線 ___ ______ 67 512586 A7 五、發明説明（'~)~" — 配電路14輸出處之阻抗約為75口。 圖丨所示為一低雜訊放大器在放大器模式中提供增益而 在旁路模式中並無信號增益。該低雜訊放大器10在操作於 放大扣模式或旁路模式中時更提供一恒定輸入阻抗及一恒 定輸出阻抗。 圖2為另一實例具有旁路電路之低雜訊放大器6〇之電路 圖。圖中以相同參考號碼表示相同元件。信號、被供應至 輸入接頭12若在放大器模式中則被加以放大而在旁路模式 中則不予放大。在輸入接頭12處之信號&是於阻抗匹配電 路14之輸入處收到。阻抗匹配電路14之輸出連接至電晶體 40之基極。電晶體4〇之射極透過一電感器42耦合至一通地 宅源導體。電晶體40之集極連接至其電容量約為3 之電 容器38第一接頭。

透過電晶體62提供一使信號SiN旁通電晶體4〇之前授路徑 ,其一電流接頭連接至電晶體4〇之基極而另一電流接頭透 過電容器38搞合至電晶體40之集極。一電阻器_合跨越 電晶體62之第一與第二電流接頭。電阻器64可用來減小增 益，改善電路之穩定性及調整低雜訊放大器之輸入與輸出 阻抗。電晶體62之控制接頭連接至接頭2〇用以接收旁路信 號。當低雜訊放大器60操作放大器模式中時旁路信號有I 邏輯0值而在旁路模式中時則有一邏輯丨值。在旁路模式中 信號S!N不為電晶體40放大。 一個P波道場效電晶體66也有一閘極耦合以接收旁路作 號。場效電晶體66之一個電流接頭連接至Vce電源導體而^ -9- '、 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) " ---------

裝 訂

線 512586 A7 B7 ^--- 五、發明説明（7 ) 另一電流接頭則透過電阻器70耦合至電晶體4〇之集極。電 阻器70之電阻值約為150□。低雜訊放大器6〇更包括一阻抗 匹配電路44，其輸入連接至電晶體4〇之集極而其輸出連接 至輸出接頭50。阻抗匹配電路44之設計是有一其值約為} 〇〇 ^姆（u )之輸出阻抗信號zou丁而與連接至輸出接頭％之一外 部電路（未示出）之100□阻抗相匹配。 在作業中當旁路信號有一邏輯〇值時低雜訊放大器6〇選 擇操作放大器模式中。在放大器模式中電晶體62不導電而 使前授信號路徑失效。供應至電晶體40基極之電壓vBIAS 迫使電晶體40進入正常操作範圍而放大在輸入接頭12收到 之信號SIN並供應經放大之信號s0UT於輸出接頭50。阻抗匹 配電路14促使輸入接頭12上之阻抗有一大致相當於5〇□之 阻抗值與源極阻抗50□相匹配。阻抗匹配電路14之輸出阻 抗為100□而與定在1〇〇□之電晶體40之輸入阻抗匹配。在放 大為模式中電晶體66導電而電阻器70之電阻與電晶體4〇之 集極阻抗並聯。在阻抗匹配電路44輸入處之電阻器組合被 阻抗匹配電路44變換而在輸出接頭50提供一 1〇〇□之輸出阻 抗而與連接至接頭5〇之外部負荷（未示出）之阻抗相匹配。 另一方面當低雜訊放大器10操作於旁路模式中時，旁路 信號有一邏輯1值而促使電晶體62導電且電晶體66不導電。 電壓VBIAS之值小於基極—射極電壓而迫使電晶體4〇不導電 。因此在輸入接頭12處之信號S〖N透過電晶體62被轉送至輪 出接頭50而不經過電晶體40。在旁路模式中信號sIN與信號 S0UT致相同之幅度，亦即電晶體40並不故大信號SlN。 -10- 本紙張尺度適用中國國家檬準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝

512586 A7 B7 五、發明説明（ 在旁路模式中連接至接頭50外部負荷（未示出）之阻抗因 電晶體66不導電而可在阻抗匹配電路14看到，因而排除電 阻器70之影響。阻抗匹配電路ι4將輸出接頭％上外部負荷 之阻抗轉換為在輸入接頭12上之5〇□輸入阻抗。例如來自 連接於輸出接頭50外部裝置之100□阻抗被看做在輸入接頭 12上約5 0 □之輸入阻抗。

現在已知所述之低雜訊放大器在放大器模式中提供增益 而在旁路模式中並無信號增益。該低雜訊放大器在操作於 放大器模式或旁路模式中時更提供恒定之輸入阻抗及惶定 之輸出阻抗。 -11 -

裝

Claims (1)

1. 512586 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種低雜訊放大器，含有： 一第一電晶體有一射極耦合至第一電源導體及一集極 耦合至第二電源導體；及 一旁路電路有一輸入描合至苐一電晶體之基極及一輸 出耦合至第一電晶體之集極，該旁路電路包括 一第二電晶體有一控制接頭耦合以接收一旁路信號及 一第一接頭耦合至旁路電路之輸入， 一第一電感器有一第一接頭耦合至第二電晶體之第二 接頭， 一第二電感器有一第一接頭耦合至第二電晶體之第二 接頭，及一第二接頭耦合至第一電源導體，及 一第三電晶體有一控制接頭耦合以接收旁路信號，一 第一接頭耦合至第一電感器之第二接頭及一第二接頭耦 合至旁路電路之輸出。 2 .如申請專利範圍第1項之低雜訊放大器，更含有一電阻 器有一第一接頭耦合至旁路電路之輸入及一第二接頭耦 合至旁路電路之輸出。 3 ·如申請專利範圍第1項之低雜訊放大器，更含有一電容 器有一第一接頭耦合至第一電晶體之集極及一第二接頭 耦合至旁路電路之輸出，並有一電感器耦合於第一電晶 體之射極與第一電源導體之間。 4 . 一種具有在一增益設定電晶體基極與集極間前授路徑之 放大器電路，該前授路徑含有： 一第一電晶體有一第一電流接頭耦合至增益設定電晶 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 8 8 8 8 A B c D 512586 六、申請專利範圍 體之基極及一控制接頭耦合以接收一旁路信號； 一第一電感器有一第一接頭耦合至第一電晶體之第二 電流接頭；及 一第二電晶體有一控制接頭耦合至第一電晶體之控制 接頭，一第一電流接頭耦合至第一電感器之第二接頭， 及一第二電流接頭耦合至增益設定電晶體之集極。 5 .如申請專利範圍第4項之放大器電路，其中之前授路徑 更含有一第二電感器及一電容器串聯耦合於第一電感器 之第一接頭與一電源導體之間。 6 .如申請專利範圍第4項之放大器電路，其中之前授路徑 更含有一電阻器耦合於增益設定電晶體之基極與集極間。 7 . —種低雜訊放大器，含有： 一第一電晶體有一控制接頭耦合以接收一輸入信號及 一第一電流接頭耦合至通地電源導體； 一第一電晶體有一控制接頭耦合以接收一旁路信號， 一第一電流接頭耦合至第一電晶體之控制接頭及一第二 電流接頭耦合至第一電晶體之第二電流接頭；及 一第三電晶體有一控制接頭耦合至第二電晶體之控制 接頭，一第一電流接頭耦合至第一電晶體之第二電流接 頭及一第二電流接頭耦合至Vcc電源導體。 8 .如申請專利範圍第7項之低雜訊放大器，更包括一第一 電阻器耦合於第一電晶體之第二電流接頭與第三電晶體 之第一電流接頭間及一第二電阻器耦合於第二電晶體之 第一與第二電流接頭間。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

   512586 A B c D 々、申請專利範圍 9 .如申請專利範圍第7項之低雜訊放大器，更包括一電感 器耦合於第一電晶體之第一電流接頭與通地電源導體間。 10.如申請專利範圍第7項之低雜訊放大器，更包括一第一 電容器耦合於第一電晶體之第二電流接頭與第二電晶體 之弟《一電流接頭間。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)