專利名稱：微分輸出放大器的單端輸入電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到放大器電路，特別涉及到那些接收一單端輸入信號并得到微分輸出信號(即輸出信號的相位差是180°)的放大器電路。在射頻(RF)應(yīng)用中，如平衡混頻器，經(jīng)常需要驅(qū)動本機(jī)振蕩輸入信號，射頻(RF)輸入信號或兩個輸入信號的微分。因此，為了使相互調(diào)諧的畸變最小，必需減小放大器微分輸出信號間的相位誤差。此外，重要的是，該放大器能為寬帶應(yīng)用提供一個低的輸入阻抗，同時使放大器的輸入方便地與所要求的阻抗相匹配。
如

圖1所示，一個常用的微分放大器10，它的一個輸入端23接地。從原理上講，該電路由一只共源極場效應(yīng)晶體管(FET)15和一只共柵極場效應(yīng)晶體管(FET)19組成。當(dāng)一輸入信號加到輸入端11時，輸出端16就有相位差為180°的信號(也就是反相輸出)，而在連接點18有同相信號。連接點18的信號作為輸入信號施加到共柵極場效應(yīng)管19上，結(jié)果在輸出端20就有同相信號(也就是不反相輸出信號)。
放大器10的主要缺點是由于加在連接點13的輸入信號在到達(dá)場效應(yīng)晶體管FET19的源極(即輸入端)之前，要經(jīng)過場效應(yīng)晶體管FET15，這樣將伴隨一個延遲，在兩個輸出端16和20之間就產(chǎn)生了相位誤差。此外，由于它具有高的輸入阻抗，因而放大器10容許的工作頻帶窄。放大器10的另一個缺點是需要提供一個恒流源22以保持輸出端16和20有相等的幅值。
本發(fā)明的一個目的是提供一個微分輸出放大器的單端輸入電路，該放大器微分輸出信號間的相位誤差有所改進(jìn)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個具有低輸入阻抗的微分輸出放大器的單端輸入電路，以便放大器輸入部份的阻抗匹配并保證寬的工作頻帶。
簡而言之，根據(jù)本發(fā)明微分輸出放大器的單端輸入電路最好由兩個場效應(yīng)管FETS構(gòu)成一個作為共柵極放大器，以得到一個不反相的輸出信號，第二個場效應(yīng)管FET作為共源極放大器，以得到一個反相輸出信號。每個FET的輸入端相聯(lián)接，同時接收輸入信號，從而使微分輸出信號間的相位延遲減至最小。本發(fā)明的另一方面是把不反相放大器接入反相放大器的偏壓電路。
圖1是根據(jù)先有技術(shù)的單端輸入微分輸出放大器的原理電路圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的單端輸入微分輸出放大器的原理電路圖。
參考圖2，選用的微分輸出放大器50包括二個耗盡型砷化鎵(GaAs)FETs55和65。節(jié)點51接收輸入信號并通過一個耦合電容52施加到FET55的源極。偏置電壓Vdd1經(jīng)電阻56連接到FET55的漏極，由此連接點引出一不反相的輸出端60。電阻53連接于FET55的源極和地之間，它給共柵極場效應(yīng)管FET55提供一個偏置電位Vgs1。FET55的源極在連接點54處還與第二個FET65的柵極相連接。偏置電壓Vdd2經(jīng)由電阻59與FET65的漏極相連接，由此連接點引出反相輸出端61。電阻58將FET65的源極和地相連，并與Vgs1相配合，為FET65的柵極對源極的結(jié)提供一個偏置電位Vgs2。電容57也接于FET65的源極和地之間，提供一個源極的交流(AC)接地。如圖2所示，對于放大器50，第二個FET65組成一個反相共源極級。
在本發(fā)明的電路中，F(xiàn)ET55的共柵極級是FET65的共源級偏壓電路的一個整體組成部分。對于適當(dāng)?shù)钠珘海現(xiàn)ETs65和55的靜態(tài)工作點應(yīng)當(dāng)是相同的。相應(yīng)地，電壓Vds1和Vds2最好相等。此外，柵極對源極的結(jié)電位Vgs1、Vgs2以及FETs的電流Ids1、Ids2也應(yīng)該是相同的。為了使柵極對源極的電壓相同，電阻58的阻值必須是電阻53阻值的二倍。電阻56和59最好阻值相同，并依所需的電壓增益來選擇，以保持FETs65和55處在飽和區(qū)。由于電阻58與電阻53的阻值不相等，為了保持兩個FETs的漏極對源極的電壓相等，偏置電壓Vdd2要大于偏壓Vdd1，這可采用單一的電源連同常用電壓分壓電路(圖中沒有示出)來獲得。
在工作時，F(xiàn)ET65的反相級的輸入端和FET55的不反相級輸入端上將同時出現(xiàn)輸入信號，從而使兩輸出信號間的相位誤差減至最小。
由于共柵極FET55和共源級FET65的輸入端是連接在一起的，放大器50的兩個級具有相等的低的輸入阻抗。這樣進(jìn)一步減小了相位誤差并增大了工作頻帶寬度。
放大器50的另一個優(yōu)點是省去了常規(guī)微分放大器10所需要的恒流源電路22。當(dāng)然，本發(fā)明不局限于用GaAsFETs、(砷化鎵場效應(yīng)晶體管)，如果需要的話，其它型式的晶體管，如雙極晶體管或CMOSFETs也可以應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一個減小了相位誤差的單端輸入、微分輸出放大器，包括驅(qū)動一個單獨負(fù)載的反相級，它由一輸入端、一輸出端和一反相晶體管組成；驅(qū)動另一個單獨負(fù)載的不反相級，它由一輸入端、輸出端及一不反相晶體管組成；上述反相級的輸入端與上述不反相級的輸入端相連接，以便同時接收一個輸入信號。
2.在權(quán)利要求1中所規(guī)定的一個單端輸入、微分輸出放大器，其中上述反相晶體管由一個反相FET組成，上述不反相晶體管由一個不反相FET組成。
3.一個單端輸入、微分輸出放大器包括有一個輸入端口、一個輸出端口和一個反相晶體管的反相級;有一個輸入端口、一個輸出端口和一個不反相晶體管的不反相級;上述反相級的輸入端口與上述不反相級的輸入端口連接在一起，以同時接收一個輸入信號;上述的反相級和上述的不反相級，每級都含有一個FET，上述不反相級的FET將以共柵極的接法配置。
4.一個單端輸入、微分輸出放大器包括有一個輸入端和一個輸出端的反相級;有一個輸入端和一個輸出端的不反相級，上述反相級的輸入端和上述不反相級的輸入端連接在一起，以同時接收一個輸入信號;上述反相級和上述不反相級各自都包括一個FET，上述反相級的FET將以共源極接法配置。
5.一個單端輸入、微分輸出放大器包括一個有一輸入端和一輸出端的反相級;一個有一輸入端和一輸出端的不反相級;上述反相級的輸入端與上述不反相級的輸入端連接在一起，以同時接收一個輸入信號;上述反相級和上述不反相級各自都包括一個FET，上述不反相級的FET按共柵極接法配置;上述反相級的FET按共源極接法配置。
6.在一個驅(qū)動單獨負(fù)載單端輸入微分輸出放大器中，用以減小相位誤差的方法，由下列幾步組成(a)提供一個有一個輸入端、一個輸出端和一個不反相晶體管的不反相級;(b)提供一個有一個輸入端、一個輸出端和一個反相晶體管的反相級;(c)將上述不反相級的輸入端與上述反相級的輸入端連接在一起。
7.在權(quán)利要求6中的減小相位誤差的方法中，步驟(a)包括提供一個反相的場效應(yīng)晶體管，步驟(b′)包括提供一個不反相的場效應(yīng)晶體管。
8.減小相位誤差的方法包括(a)提供一個具有一個輸入端和一個輸出端的不反相級共柵極場效應(yīng)晶體管;(b)提供一個具有一輸入端和一輸出端的反相級共源極場效應(yīng)晶體管;(c)上述不反相級的輸入端和上述反相級的輸入端連接在一起。
全文摘要
一個單端輸入、微分輸出放大器(50)包含兩個砷化鎵場效應(yīng)晶體管一個以共柵極放大器(55)形式配置，提供一個不反相輸出信號(60)，而另一個以共源極放大器(65)形式配置，提供一個反相輸出信號(61)。每個FET的輸入端是連接在一起的，以同時接收一個輸入信號，從而使微分輸出信號間的相位延遲減至最小。本發(fā)明的另一特點是把不反相級(55)并接入反相放大器(65)的偏壓電路。
文檔編號H03F3/68GK1043234SQ8910888
公開日1990年6月20日 申請日期1989年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月1日
發(fā)明者費(fèi)勒·恩里克斯 申請人:莫托羅拉公司