專利名稱：具有通道選擇和增益可變的放大器及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)一種放大器及其實(shí)現(xiàn)方法，特別是一種用于模擬信號(hào)放大、高 頻信號(hào)放大和通信技術(shù)領(lǐng)域的具有通道選擇和增益可變的放大器及其實(shí)現(xiàn)方 法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于要分時(shí)處理多個(gè)模擬信號(hào)放大的情況，放大電路可以用 常見(jiàn)的電子或機(jī)械選擇開(kāi)關(guān)輔助，選擇要放大的信號(hào)通道；實(shí)際應(yīng)用中，往往 不同的通道，需要的放大倍數(shù)也不同，也就是要有不同的放大增益；另外，即 使是周一通道，其不同的時(shí)間，輸入信號(hào)的幅度也可能發(fā)生變化，如果要快速 穩(wěn)定在一定范圍的輸出幅度，這就要求增益的控制能快速調(diào)節(jié)。 一些具有微處 理器的系統(tǒng)，要求能快速而又簡(jiǎn)單直接選擇放大電路的信號(hào)通道和控制放大增 益，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些要求是比較困難，且成本較高。目前，公知領(lǐng)域中分時(shí)處 理多個(gè)模擬信號(hào)放大的情況，大致可分為以下兩種情況， 一種情況請(qǐng)參看附圖1， 圖1為采用機(jī)械開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)3路通道選擇的放大電路示意圖，第一輸入信號(hào)101、 第二輸入信號(hào)102、第三輸入信號(hào)103分別與相應(yīng)的第一繼電器的開(kāi)關(guān)104、第 二繼電器的開(kāi)關(guān)105、第三繼電器的開(kāi)關(guān)106相連接，控制電路110輸出通道控 制信號(hào)114控制第一繼電器107、第二繼電器108、第三繼電器109的工作狀態(tài)， 使其中同一時(shí)間第一繼電器的開(kāi)關(guān)104、第二繼電器的開(kāi)關(guān)105、第三繼電器的 開(kāi)關(guān)106中最多只有一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合，實(shí)現(xiàn)將第一輸入信號(hào)101、第二輸入信號(hào) 102、第三輸入信號(hào)103三個(gè)輸入信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)接入到放大器112中；同時(shí) 控制電路110另外輸出增益控制信號(hào)111控制放大器112的放大增益，放大后輸 出信號(hào)113。其中，繼電器價(jià)格高，體積大，功耗大，而且通道選擇和放大增益 控制要分別單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)通道轉(zhuǎn)換，需要的時(shí)間數(shù)十毫秒，時(shí)間比較 長(zhǎng)。另一種情況請(qǐng)參看附圖2，圖2是使用電子開(kāi)關(guān)集成電路201替代繼電器的 一種多通道信選擇放大器，其基本工作原理和圖1的方式一樣，由電子開(kāi)關(guān)集 成電路201取代繼電器實(shí)現(xiàn)通道選擇的功能，電子開(kāi)關(guān)集成電路201可以選用 現(xiàn)有技術(shù)中常見(jiàn)的的數(shù)據(jù)選擇器，如CD4051。電子開(kāi)關(guān)集成電路相對(duì)繼電器有 體積小，耗電低，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但由于電子開(kāi)關(guān)集成電路的內(nèi)阻比較大， 高頻特性差，高頻電路里很少采用。而且，其中的放大增益控制則需要另外電路單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的分時(shí)處理多個(gè)模擬信號(hào)放大的情況時(shí)，需要 元器件的價(jià)格高、體積大、功耗大，或內(nèi)阻比較大、高頻特性差，且放大增益 控制需要另外電路單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種新的放大器及其實(shí)現(xiàn)方法， 其采用雙柵場(chǎng)效應(yīng)管作為放大器件，在每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的gl端口分別與對(duì)應(yīng)
的輸入信號(hào)連接，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口分別與電壓控制裝置的輸出端連 接，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口相互連接，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的S端口分別接 地，在同一時(shí)間，最多有一個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口電壓處于使其導(dǎo)通范圍， 其他雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口電壓處于使其截止范圍。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是 一種具有通道選擇和增益可變 的放大器，放大器包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸入放大器，所述的輸入放大器包括 有一個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管，每個(gè)輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的gl端口分別與對(duì)應(yīng) 的輸入信號(hào)連接，每個(gè)輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口相互連接，每個(gè) 輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口分別與電壓控制裝置的輸出端連接，每 個(gè)輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的S端口分別接地。
具有通道選擇和增益可變的放大器的實(shí)現(xiàn)方法為放大器包括兩個(gè)或兩個(gè)以 上的輸入放大器，每個(gè)輸入放大器均采用雙柵場(chǎng)效應(yīng)管作為放大器件，每個(gè)雙 柵場(chǎng)效應(yīng)管的gl端口分別與相應(yīng)的輸入信號(hào)連接，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的S端口 分別接地，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口電連接在一起，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2 端口分別與通道選擇和增益控制器件連接，在同一時(shí)間，最多有一個(gè)雙柵場(chǎng)效 應(yīng)管的g2端口電壓處于使其導(dǎo)通范圍，其他雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口電壓處于 使其截止范圍。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案進(jìn)一步還包括
所述的輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口分別連接有輸出匹配電路， 各個(gè)輸出匹配電路的信號(hào)輸出端相互連接。
所述的輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口相互連接后，共同的輸出端 上連接有輸出匹配電路。
所述的各個(gè)輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口中的兩個(gè)或兩個(gè)以上相 互連接，其共同的輸出端上連接有輸出匹配電路，剩余的輸入放大器中的雙柵 場(chǎng)效應(yīng)管的D端口分別與輸出匹配電路連接，各個(gè)輸出匹配電路的信號(hào)輸出端相互連接。
所述的輸出匹配電路為寬帶匹配電路或諧振電路。 所述的電壓控制裝置為微處理器。
所述的電壓控制裝置為通道選擇接口與電壓控制裝置的輸出端連接，增益 電壓輸入端分別通過(guò)增益電阻與電壓控制裝置的輸出端連接。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用雙柵場(chǎng)效應(yīng)管作為放大器件，其成本低、 體積小、耗電低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，高頻特性好，適合于使用在各種放大電路中使用， 且通道選擇和增益控制可同時(shí)進(jìn)行，設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單方便。
下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為采用繼電器作為通道選擇開(kāi)關(guān)的放大電路方框結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為采用電子開(kāi)關(guān)作為通道選擇開(kāi)關(guān)的放大電路方框結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3A為一般化雙柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3B為內(nèi)部帶保護(hù)電路的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3C為內(nèi)部?jī)蓚€(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管合成作為一個(gè)器件使用的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié) 構(gòu)示意圖。
圖4A為各個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管D端口電連接后再與輸出匹配電路電連接的結(jié) 構(gòu)示意圖。
圖4B為各個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管D端口分別與輸出匹配電路電連接后，各輸出 匹配電路輸出端在電連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4C為部分雙柵場(chǎng)效應(yīng)管D端口電連接后與輸出匹配電路電連接，其余 雙柵場(chǎng)效應(yīng)管D端口直接與輸出匹配電路電連接，各個(gè)輸出匹配電路輸出端再 電連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5A為雙柵場(chǎng)效應(yīng)管作寬帶放大器的電路原理圖。
圖5B為雙柵場(chǎng)效應(yīng)管作窄帶放大器的電路原理圖。
閣6A為分立元件作通道選擇和增益控制器件的電路原理圖。
圖6B為微控制器作通道選擇和增益控制器件的電路原理圖。
圖7為控制增益曲線圖。
圖8為雙通道選擇實(shí)例電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，其他凡其原理和基本結(jié)構(gòu)與本實(shí)施例相
6同或近似的，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
N溝雙柵場(chǎng)效應(yīng)管(N channal dual gate MOS-FET，下面簡(jiǎn)稱雙柵場(chǎng)效應(yīng)管) 即為本發(fā)明中選擇采用的放大器件。請(qǐng)參看附圖3A，雙柵場(chǎng)效應(yīng)管可采用一般 化的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管，其中，雙柵場(chǎng)效應(yīng)管包括四個(gè)端口，即端口 gl為輸入信號(hào)， 端口 gl的電壓大小控制流過(guò)端口 D和端口 S之間的電流Ids的大小，端口 S — 般直接接地或通過(guò)一個(gè)小電阻接地，放大后的電流信號(hào)在端口D輸出，端口g2 控制放大增益，端口 g2的電壓變化，會(huì)使放大增益有相應(yīng)變化，當(dāng)端口 g2的 電壓變大時(shí)，雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的放大增益變大，反之，雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的放大增益 變小。另外，不同型號(hào)的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部結(jié)構(gòu)有差別，請(qǐng)參看附圖3B，有些 雙柵場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部加入了保護(hù)電路；請(qǐng)參看如圖3C，有些由兩個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管 合成作為一個(gè)器件使用，但它們的基本工作原理還是大體一樣，無(wú)論采用哪種 雙柵場(chǎng)效應(yīng)管作為放大器，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
請(qǐng)參看附圖4A、附圖4B、附圖4C，采用雙柵場(chǎng)效應(yīng)管作為放大元件的具 體電路結(jié)構(gòu)如圖中所示。本實(shí)施例中以三個(gè)通道為例對(duì)本發(fā)明作出說(shuō)明，具體 實(shí)施時(shí)，本不僅限于三個(gè)通道，也可采用兩個(gè)通道或三個(gè)以上通道。圖中，第 一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管421、第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管422、第三雙柵場(chǎng)效應(yīng)管423為本放大 器中的放大器件，第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管421、第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管422、第三雙柵場(chǎng) 效應(yīng)管423的信號(hào)輸入端口 gl端分別與第一輸入匹配電路404、第二輸入匹配 電路405、第三輸入匹配電路406的輸出端連接，第一輸入信號(hào)401、第二輸入 信號(hào)402、第三輸入信號(hào)403分別輸入到第一輸入匹配電路404、第二輸入匹配 電路405、第三輸入匹配電路406的輸入端，第一輸入匹配電路404、第二輸入 匹配電路405、第三輸入匹配電路406主要是對(duì)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)的阻抗匹配和提 供對(duì)應(yīng)的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的gl極偏置電壓。第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管421、第二雙柵場(chǎng) 效應(yīng)管422、第三雙柵場(chǎng)效應(yīng)管423的放大增益控制端口 g2分別與通道選擇及 增益控制部分417連接，第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管421、第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管422、第三 雙柵場(chǎng)效應(yīng)管423的S端口分別直接接地或分別通過(guò)串聯(lián)的小電阻接地，第一 雙柵場(chǎng)效應(yīng)管421、第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管422、第三雙柵場(chǎng)效應(yīng)管423的D端口分 別作為輸出端連接在一起。增益控制信號(hào)415和通道選擇信號(hào)416分別輸入通 道選擇及增益控制部分417，通道選擇及增益控制部分417將增益控制信號(hào)415 和通道選擇信號(hào)416復(fù)合成控制信號(hào)輸出給各個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管，其中，第一控 制信號(hào)418輸出至第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管421的端口 g2，第二控制信號(hào)419輸出至第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管422的端口 g2，第三控制信號(hào)420輸出至第三雙柵場(chǎng)效應(yīng)管 423的端口 g2，通道選擇及增益控制部分417控制第一控制信號(hào)418、第二控制 信號(hào)419和第三控制信號(hào)420中在同一時(shí)間內(nèi)最多有一個(gè)信號(hào)電壓在雙柵場(chǎng)效 應(yīng)管的導(dǎo)通電壓(即Vagc)范圍內(nèi)，使其它控制信號(hào)處于雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的斷開(kāi) 電壓(即Voff)范圍內(nèi)，即在同一時(shí)間內(nèi)，第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管421、第二雙柵場(chǎng) 效應(yīng)管422、第三雙柵場(chǎng)效應(yīng)管423中最多只有一個(gè)處于工作放大狀態(tài)，其余的 處于斷開(kāi)狀態(tài)。通道選擇及增益控制部分417，主要是提供外部系統(tǒng)(未在圖中 標(biāo)示出)控制本發(fā)明的控制接口。增益控制信號(hào)415和通道選擇信號(hào)416可以是 具體電信號(hào)，也可以是邏輯上的。通道選擇信號(hào)416提供具體選擇哪個(gè)通道的 信息，增益控制信號(hào)415提供具體被選擇了的通道的增益信息，這兩個(gè)信號(hào)輸 入到通道選擇及增益控制部分417上，通道選擇及增益控制部分417將這兩個(gè) 信號(hào)重新復(fù)合成三個(gè)控制信號(hào)輸出到三個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的端口 g2上。第一雙柵 場(chǎng)效應(yīng)管421、第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管422、第三雙柵場(chǎng)效應(yīng)管423的信號(hào)輸出端口 D的連接方式有三種不同形式，請(qǐng)參看附圖4A，其中，第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管421、 第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管422、第三雙柵場(chǎng)效應(yīng)管423的信號(hào)輸出端口 D分別電連接 在一起，電連接在一起的各個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的端口 D再與輸出匹配電路431的 輸入端連接，輸出匹配電路431的輸出端即為本發(fā)明的輸出信號(hào)441。請(qǐng)參看附 圖4B，其中，第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管421、第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管422、第三雙柵場(chǎng)效應(yīng) 管423的信號(hào)輸出端口 D先分別與第一輸出匹配電路432、第二輸出匹配電路 433、第三輸出匹配電路434的輸入端連接，第一輸出匹配電路432、第二輸出 匹配電路433、第三輸出匹配電路434的輸出端電連接在一起，即為本發(fā)明的輸 出信號(hào)441。請(qǐng)參看附圖4C，雙柵場(chǎng)效應(yīng)管與輸出匹配電路采取混連方式連接， 其中第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管421和第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管422的信號(hào)輸出端口 D電連接 在一起，再與第四輸出匹配電路435的輸入端連接，第三雙柵場(chǎng)效應(yīng)管423與 第五輸出匹配電路436的輸入端連接，第四輸出匹配電路435的輸出端與第五 輸出匹配電路436的輸出端電連接在一起，作為本發(fā)明的輸出信號(hào)441。輸出匹 配電路主要是對(duì)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管輸出信號(hào)(即端口 D輸出信號(hào))阻抗匹配和提供 雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的Ids直流回路。由于同一時(shí)間最多只有一個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管處于 工作放大狀態(tài)，其它雙柵場(chǎng)效應(yīng)管處于關(guān)閉狀態(tài)，而處于關(guān)閉狀態(tài)的雙柵場(chǎng)效 應(yīng)管的Ids遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常工作狀態(tài)，可以認(rèn)為為零，輸出匹配電路的直流和交 流信號(hào)設(shè)置與單個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管放大電路無(wú)差別，這樣做可節(jié)省元件、減低生
8產(chǎn)難度。
本發(fā)明可作為寬帶放大器使用，也可作為窄帶放大器使用，只要改變本發(fā) 明中的輸出匹配電路，即可將本發(fā)明作為寬帶放大器或窄帶放大器。請(qǐng)參看附
圖5A，附圖5A中所示為本發(fā)明作為寬帶放大器使用時(shí)，其中放大器中一路的電 路原理圖。圖中，雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501為放大器件，直流電源504通過(guò)串聯(lián)的電 阻505給雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501的信號(hào)輸入端口 gl提供直流偏置，信號(hào)510通過(guò)串 聯(lián)電容507輸入至雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501的信號(hào)輸入端口 gl，增益控制信號(hào)506通 過(guò)串聯(lián)的電阻512接入雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501的端口 g2控制放大電路的放大增益， 雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501的端口 g2上連接有濾波電路，濾波電路采用電容513，電容 513 —端與雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501的端口 g2連接，另一端接地。雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501 的端口 S接地，雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501的信號(hào)輸出端口 D上連接有輸出匹配電路， 輸出匹配電路采用寬帶匹配電路，本實(shí)施例中給出的輸出匹配電路為正電源 502通過(guò)串聯(lián)的電感514連接至雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501的信號(hào)輸出端口 D上，正電源 502通過(guò)串聯(lián)的電容515接地，電感514和電容515形成寬帶匹配電路作為輸出 匹配電路，雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501的信號(hào)輸出端口 D通過(guò)串聯(lián)的電容516輸出放大 后的信號(hào)511。請(qǐng)參看附圖5B，附圖5B中所示為本發(fā)明作為窄帶放大器使用時(shí)， 其中放大器中一路的電路原理圖。雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501的端口 gl、端口 g2、端口 S的連接方式與附圖5A中的連接方式相同，不同的為雙柵場(chǎng)效應(yīng)管501的信號(hào) 輸出端口 D上連接的輸出匹配電路為諧振電路，本實(shí)施例中，諧振電路由并聯(lián) 連接的電容517和變壓器518組成LC諧振，電容517和變壓器518的初級(jí)線圈 并聯(lián)，并聯(lián)的電容517和變壓器518—端與正電源502連接，另一端與雙柵場(chǎng) 效應(yīng)管501的信號(hào)輸出端口 D連接，正電源502通過(guò)串聯(lián)的電容515接地，變 壓器518的次級(jí)線圈一端接地，另一端輸出放大后的信號(hào)511，電容517和變壓 器518組成LC諧振可對(duì)某一頻率的信號(hào)放大增益特別高。
本發(fā)明中的通道選擇及增益控制部分417可采用分立元件組成，也可采用 微控制器組成。請(qǐng)參看附圖6A，圖中所示為通道選擇及增益控制部分417采用 分立元件組成的電路圖。外部提供的通道選擇信號(hào)616能輸出Voff和高阻狀態(tài)， 每一根控制線分別對(duì)應(yīng)一個(gè)通道輸出，即三根通道選擇信號(hào)616的控制線分別 對(duì)應(yīng)第一控制通道601、第二控制通道602、第三控制通道603，第一控制通道 601、第二控制通道602、第三控制通道603分別輸出到相應(yīng)的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的 端口g2上，增益控制信號(hào)615分別通過(guò)第一電阻604、第二電阻605、第三電阻606與第一控制通道601、第二控制通道602、第三控制通道603連接，第一 電阻604、第二電阻605、第三電阻606起到通道控制信號(hào)隔離作用。增益控制 信號(hào)615是一個(gè)在Vagc范圍的信號(hào)，為所有的通道增益控制共用。通道選擇信 號(hào)616的控制線輸出為Voff時(shí)，對(duì)應(yīng)通道關(guān)閉，輸出處于高阻狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)通 道輸出在Vagc范圍內(nèi)的增益控制信號(hào)，其中，必須保證只有一根控制線處于高 阻狀態(tài)，即只有一個(gè)通道所對(duì)應(yīng)的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管處于工作放大狀態(tài)。放大增益 的大小取決于增益控制信號(hào)的電壓大小，而通道的選擇則為外部系統(tǒng)提供(未在 圖中標(biāo)示出)。請(qǐng)參看附圖6B，圖中所示為通道選擇及增益控制部分417采用微 處理器組成的電路圖。微控制器600的程序控制第一控制輸出端口 607、第二控 制輸出端口 608、第三控制輸出端口 609分別輸出PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)， 第一電阻621、第一電容622，第二電阻623、第二電容624，第三電阻625、第 三電容626分別組成三組低通濾波器，使第一控制輸出端口 607、第二控制輸出 端口 608、第三控制輸出端口 609輸出的脈沖信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并由第 一控制通道601、第二控制通道602、第三控制通道603輸出，與其對(duì)應(yīng)的雙柵 場(chǎng)效應(yīng)管的端口 g2相連接，實(shí)現(xiàn)控制選擇通道與控制增益，PWM也可以用 DAC(數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器)替換。通道選擇及增益控制部分417實(shí)現(xiàn)的方法是多樣 的，但最后輸出的對(duì)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的端口 g2控制信號(hào)最多只有一路是在Vagc 范圍，其他處于Voff范圍，處在Vagc范圍的，相應(yīng)通道被選通，同時(shí)Vagc的 大小控制放大增益的大小，處在Voff范圍的通道，被關(guān)斷。
請(qǐng)參看附圖7，圖7為本發(fā)明中選用型號(hào)為BF1100的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)，雙 柵場(chǎng)效應(yīng)管端口 g2電壓對(duì)放大增益的控制增益曲線示意圖， 一般的雙柵場(chǎng)效應(yīng) 管也都有與此大致相同的特性。橫坐標(biāo)為雙柵場(chǎng)效應(yīng)管端口g2的電壓，縱坐標(biāo) 為增益的減少量?？梢赃@樣認(rèn)為，小于電壓V1時(shí)，電流Ids將趨于O，此時(shí)雙 柵場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有放大作用，信號(hào)輸入端口 gl的信號(hào)不能影響Ids，可以認(rèn)為信 號(hào)被斷開(kāi)。應(yīng)用型號(hào)為BF1100的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管，按圖6A連接，輸入頻率為5MHz 的信號(hào)，雙柵場(chǎng)效應(yīng)管端口 g2電壓小于0.3V時(shí)，輸入信號(hào)輸出信號(hào)之間實(shí)測(cè) 有80db以上的隔離度，可以認(rèn)為信號(hào)被斷開(kāi)，即信號(hào)不能由信號(hào)輸入端口 gl 傳到輸出信號(hào)端口D，因此，對(duì)于雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的端口 g2的電壓我們可以劃分 為兩個(gè)區(qū)間(1) Vagc表示在大于Vl的范圍內(nèi)，放大增益隨Vagc增大而增大； (2) Voff表示在小于Vl的范圍，信號(hào)被斷開(kāi)。當(dāng)然，Vagc、 Voff都要在器件 的容許的工作范圍內(nèi)。下面將結(jié)合一個(gè)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的說(shuō)明。請(qǐng)參看附圖8，圖中
為一個(gè)雙通道的實(shí)施例， 一個(gè)通道中，輸入變壓器803的次級(jí)線圈與電容804并聯(lián)組成一個(gè)輸入通道的匹配電路，與第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管805的信號(hào)輸入端gl連接；另一個(gè)通道中由第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管807組成，外圍電路與第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管805的接法一樣。第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管805和第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管807的信號(hào)輸出端D連接在一起，并與變壓器810的初級(jí)線圈和電容809并聯(lián)組成的輸出諧振電路連接，變壓器810的次級(jí)線圈一端接地，另一端為信號(hào)輸出端811。電感813和電容812組成簡(jiǎn)單的電源濾波。電感813、電容812組成的電源濾波和電容809、變壓器810組成的諧振電路是第一雙柵場(chǎng)效應(yīng)管805和第二雙柵場(chǎng)效應(yīng)管807的Ids的共用部分。通道選擇和增益控制由微控制器820完成，微控制器820輸出兩個(gè)控制信號(hào)，分別經(jīng)第一電阻815、第一電容816或第二電阻817、第二電容818組成的低通濾波器濾波后，接入對(duì)應(yīng)的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的端口 g2中實(shí)現(xiàn)通道選擇和增益控制。
有些應(yīng)用場(chǎng)合，需要在本發(fā)明的輸出信號(hào)后面再連接放大器，這時(shí)，放大增益控制可以不在本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)，而由連接輸出信號(hào)的后面電路實(shí)現(xiàn)，此時(shí)，本發(fā)明的增益控制信號(hào)只要固定在要求的增益處即可，通道選擇仍然正常運(yùn)作，這種應(yīng)用，明顯地是本發(fā)明包含的一個(gè)特例。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于模擬信號(hào)放大、高頻信號(hào)放大和通信技術(shù)領(lǐng)域中。
ii
權(quán)利要求
1、一種具有通道選擇和增益可變的放大器，其特征是所述的放大器包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸入放大器，所述的輸入放大器包括有一個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管，每個(gè)輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g1端口分別與對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)連接，每個(gè)輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口相互連接，每個(gè)輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口分別與電壓控制裝置的輸出端連接，每個(gè)輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的S端口分別接地。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有通道選擇和增益可變的放大器，其特征是所 述的輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口分別連接有輸出匹配電路，各 個(gè)輸出匹配電路的信號(hào)輸出端相互連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有通道選擇和增益可變的放大器，其特征是所 述的輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口相互連接后，共同的輸出端上 連接有輸出匹配電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有通道選擇和增益可變的放大器，其特征是所 述的各個(gè)輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口中的兩個(gè)或兩個(gè)以上相互 連接，其共同的輸出端上連接有輸出匹配電路，剩余的輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口分別與輸出匹配電路連接，各個(gè)輸出匹配電路的信號(hào)輸出端相互連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的具有通道選擇和增益可變的放大器，其特征是所述的輸出匹配電路為寬帶匹配電路或諧振電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有通道選擇和增益可變的放大器，其特征是所述的電壓控制裝置為微處理器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有通道選擇和增益可變的放大器，其特征是所 述的電壓控制裝置為通道選擇接口與電壓控制裝置的輸出端連接，增益電 壓輸入端分別通過(guò)增益電阻與電壓控制裝置的輸出端連接。
8、 如權(quán)利要求1所述的具有通道選擇和增益可變的放大器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是所述的該方法為放大器包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸入放大器，每個(gè)輸 入放大器均采用雙柵場(chǎng)效應(yīng)管作為放大器件，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的gl端 口分別與相應(yīng)的輸入信號(hào)連接，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的S端口分別接地，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口電連接在一起，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口分別與通道選擇和增益控制器件連接，在同一時(shí)間，最多有一個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口電壓處于使其導(dǎo)通范圍，其他雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口電壓處于使其截止范圍。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有通道選擇和增益可變的放大器的實(shí)現(xiàn)方法，其 特征是所述的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口相互電連接后，共同的輸出端再與 輸出匹配電路連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有通道選擇和增益可變的放大器的實(shí)現(xiàn)方法，其 特征是所述的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口分別與輸出匹配電路連接后，各個(gè) 輸出匹配電路的信號(hào)輸出端再相互電連接。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有通道選擇和增益可變的放大器的實(shí)現(xiàn)方法，其 特征是所述的雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口中的兩個(gè)或兩個(gè)以上相互電連接， 其共同的輸出端與輸出匹配電路連接，剩余的輸入放大器中的雙柵場(chǎng)效應(yīng) 管的D端口分別與輸出匹配電路電連接，各個(gè)輸出匹配電路的信號(hào)輸出端 再相互電連接。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9或10或11所述的具有通道選擇和增益可變的放大器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是所述的輸出匹配電路為寬帶匹配電路或諧振電路。
13、 根據(jù)權(quán)利要求8至11中任意一項(xiàng)所述的具有通道選擇和增益可變的放大器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是所述的通道選擇和增益控制器件為微控制器或 采用分立元件，通道選擇輸入接口分別與通道選擇和增益控制器件的輸出 接口連接，增益電壓輸入端分別通過(guò)增益電阻與通道選擇和增益控制器件 的輸出接口連接。
14、 根據(jù)權(quán)利要求8至11中任意一項(xiàng)所述的具有通道選擇和增益可變的放大器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是所述的通道選擇和增益控制器件的各個(gè)通道增 益值相同。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種放大器及其實(shí)現(xiàn)方法，特別是一種用于模擬信號(hào)放大、高頻信號(hào)放大和通信技術(shù)領(lǐng)域的具有通道選擇和增益可變的放大器及其實(shí)現(xiàn)方法。其采用雙柵場(chǎng)效應(yīng)管作為放大器件，在每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g1端口分別與對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)連接，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口分別與電壓控制裝置的輸出端連接，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的D端口相互連接，每個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的S端口分別接地，在同一時(shí)間，最多有一個(gè)雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口電壓處于使其導(dǎo)通范圍，其他雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的g2端口電壓處于使其截止范圍。本發(fā)明成本低、體積小、耗電低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，高頻特性好，適合于使用在各種放大電路中使用，且通道選擇和增益控制可同時(shí)進(jìn)行，設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單方便。
文檔編號(hào)H03F3/72GK101465624SQ20071012503
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者航 駱 申請(qǐng)人:駱 航;伍穎超;陳 松