專利名稱：半導(dǎo)體放大器電路與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含共射—共基放大器(cascode)的半導(dǎo)體放大器電路與系統(tǒng)。
已有技術(shù)圖3示出傳統(tǒng)半導(dǎo)體放大器電路10的布置。半導(dǎo)體放大器電路10放大輸入到輸入端IN的輸入信號VIN并作為輸出信號VOUT輸出結(jié)果到輸出端OUT。
半導(dǎo)體放大器電路10包含晶體管101。晶體管101的門電極連接在輸入端IN上。晶體管101的源極接地。晶體管101的漏極連接在輸出端OUT上。通過負載ZL提供給晶體管101的漏極電源電壓Vdd。
圖5示出圖3中所示的半導(dǎo)體放大器電路10的操作的模擬的結(jié)果。例如，這一模擬是用HSPICE執(zhí)行的。模擬的條件如下·晶體管101nMOS晶體管·輸入信號VIN的頻率f1kHz·負載ZL1000Ω的電阻器·晶體管101的輸出電導(dǎo)gds1mS·晶體管101的跨導(dǎo)gm24mS如圖5中所示，通過半導(dǎo)體放大器電路10，通過將輸入信號VIN放大一個因子12(＝ZL×gm/2)而獲得輸出信號VOUT。
然而，在半導(dǎo)體放大器電路10的結(jié)構(gòu)中，反饋電容Cgd與由Miller效應(yīng)引起的有效電容相比呈現(xiàn)為提高了大約12的因子。從而，隨著輸入信號VIN的頻率的提高，較大的電流從輸入端IN流向輸出端OUT。
圖4示出用于降低Miller效應(yīng)的傳統(tǒng)半導(dǎo)體放大器電路20的結(jié)構(gòu)。
半導(dǎo)體放大器電路20包含共射—共基放大器500。共射—共基放大器500包含級聯(lián)的晶體管101與晶體管102。
晶體管101的門極連接在半導(dǎo)體放大器電路20的輸入端IN上。晶體管101的源極接地。晶體管101的漏極連接在晶體管102的源極上。
在晶體管102的門極上供給固定電壓Vb。固定電壓Vb是從諸如DC電源(未示出)提供的。設(shè)置了旁路電容器C1用于消除DC電源提供的電壓Vb的AC分量。
晶體管102的源極連接在晶體管101的漏極上。晶體管102的漏極連接在半導(dǎo)體放大器電路20的輸出端OUT上。通過負載ZL在晶體管102的漏極上提供電源電壓Vdd。
圖6示出晶體管101的漏電壓V1(即晶體管102的源電壓)的模擬的位置。由于共射—共基布置中晶體管101與晶體管102是級聯(lián)的，電壓V1的幅值近似等于輸入電壓VIN的幅值。從而，在晶體管101的輸入端IN與漏極之間不存在大電流。結(jié)果，Miller效應(yīng)得以降低。
上述共射—共基布置還能得到作為晶體管放大器電路20的輸出的大量電功率。這將在下面討論。
通常，放大器的最大輸出功率POUT是用(表達式1)表示的POUT～(gm·VIN)2/GOUT(式1)其中g(shù)m表示放大器的跨導(dǎo)，VIN表示輸入到放大器中的輸入信號的電壓，而GOUT表示放大器的輸出電導(dǎo)。
從(表達式1)可知，POUT是與GOUT成反比的。
如圖3中所示，如果放大器具有單一晶體管布置，則GOUT＝gds。從而，通過將GOUT＝gds代入(表達式1)。POUT＝(gm·VIN)2/gds成立。另一方面，如果放大器(即共射—共基放大器500)具有圖4中所示的共射—共基布置，在輸入信號VIN的頻率相對地低的頻帶中GOUT＝gds2/gm的逼近是可能的。從而，將GOUT＝gds2/gm代入(表達式1)中，在這一頻率中POUT＝(gm/VIN)2/·gm/gds2成立。
從而，具有共射—共基布置的放大器能得出比具有單一晶體管布置大一個因子gm/gds的POUT。例如，在gm＝10mS且gds＝1mS的情況中，具有共射—共基布置的放大器可得出大于具有單一晶體管布置10倍的能量的量。
如上所述，具有共射—共基布置的放大器具有降低Miller效應(yīng)及降低輸出電導(dǎo)的優(yōu)點。由于這些優(yōu)點，已廣泛地采用具有共射—共基布置的放大器。
然而，在輸入信號VIN的頻率為100MHz或以上的情況中，可能存在著其中的半導(dǎo)體放大器電路20的輸出電導(dǎo)為負的頻帶。這是因為可能存在其中的共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT為負的頻帶。
在下面的說明中，將放大器的輸出電導(dǎo)GOUT為負(即GOUT＜0成立)稱作“放大器的輸出電導(dǎo)GOUT具有負特征”。
圖7示出共射—共基放大器500的小信號等效電路的結(jié)構(gòu)。在圖7中所示的實例中，假定晶體管101與晶體管102為相同大小的nMOS晶體管。還假定為了降低Miller效應(yīng)而通過電容器C1將晶體管102的門極接地。圖7中所示的符號的含義如下·Cgs1晶體管101的門—源電容·Cgd1晶體管101的門—漏電容·gm1晶體管101的跨導(dǎo)
·gds1晶體管101的輸出電導(dǎo)·Cds1晶體管101的漏—源電容·Cdsub1晶體管101的漏—基電容·Rsub1晶體管101從漏極到地的基片電阻·Cgs2晶體管102的門—源電容·Cgd2晶體管102的門—漏電容·gm2晶體管102的跨導(dǎo)·gds2晶體管102的輸出電導(dǎo)·Cds2晶體管102的漏—源電容·Cdsub2晶體管102的漏—基電容·Rsub2晶體管102從漏極到地的基片電阻假定Cds1＝Cds2＝0，共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT是用(表達式2)表示的，其中Re(X)表示X的實數(shù)部分GOUT＝Re(Y1·Y2/(Y1+Y2+gm2))+Re(Y3) (式2)其中Y1、Y2與Y3分別用(表達式3)、(表達式4)與(表達式5)表示Y1＝Y(jié)2+Y3＝gds2+jωCds2+jωCdsub2/(1+jωCds2Rsub2) (式3)Y2＝gds2+jωCds2(式4)Y3＝j(luò)ωCdsub2/(1+jωCds2Rsub2) (式5)其中ω＝2πf。符號f表示輸入信號VIN的頻率。符號j表示虛數(shù)單位。
圖9示出半導(dǎo)體放大器電路20的共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT特征的模擬結(jié)果。圖9中水平軸表示輸入信號VIN的頻率而垂直軸表示共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT。
模擬的條件如下
·Rsub1＝Rsub2＝10Ω·gds1＝gds2＝1.0mS·Cds1＝Cds2＝0.5pF·gm2＝30mS·Cdsub1＝Cdsub2＝0.5pF從圖9中將理解，在靠近3GHz的頻帶中，共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT具有負特征。
如圖9中所示，在共射—共基放大器的輸出電導(dǎo)GOUT具有負特征的情況中，包含該共射—共基放大器的放大器電路的操作變得非常不穩(wěn)定，從而放大器電路很可能振蕩。
本技術(shù)中已知的對這一問題的傳統(tǒng)解決方法是通過在共射—共基放大器的輸出上設(shè)置傾卸電路來穩(wěn)定放大器電路的操作。


圖10示出具有連接在共射—共基放大器500的輸出上的傾卸電阻器Rdump的傳統(tǒng)半導(dǎo)體放大器電路30的結(jié)構(gòu)。
圖11示出具有不同的值的各該傾卸電阻器Rdump的半導(dǎo)體放大器電路30的共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT特征的模擬的結(jié)果。
從圖11中將理解，在Rdump＜500Ω的情況中，對所有頻率消除了共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT的負特征。例如，在輸入信號VIN的頻率f為1GHz的情況中，輸出電導(dǎo)GOUT為1.6e-3(S)。
然而，插入實際電阻器作為傾卸電阻器Rdump導(dǎo)致由DC電流引起的電壓降。例如，當(dāng)5mA的直流電流流入500Ω的傾卸電阻器Rdump中時，得出2.5V的電壓降。在這一情況中，假定共射—共基放大器500的電源電壓Vdd為3V，只有0.5V的電壓作用在包含在該共射—共基放大器500中的晶體管101與102上。在這一條件下，該半導(dǎo)體放大器電路30難于正常工作。也難于以進一步降低的電壓來操作晶體管101與102。
作為替代，可通過采用使用電感器、電容器與電阻器的低通濾波器而不是傾卸電阻器Rdump來穩(wěn)定放大器電路的工作。
然而，采用這一低通濾波器導(dǎo)致放大器電路所需的元件數(shù)目的增加。為了減少元件數(shù)目而在集成電路(IC)上布置低通濾波器導(dǎo)致芯片面積的明顯增加。再者，由于在IC上非常難于制造具有高Q因子的器件，極度難于實現(xiàn)這一濾波器。
本發(fā)明解決了上述問題，并具有下述目的，提供具有共射—共基放大器的半導(dǎo)體放大器電路與系統(tǒng)，其中至少在特定頻帶中改進了輸出電導(dǎo)的負特征而不導(dǎo)致電壓降或元件數(shù)的增加。
本發(fā)明的公開本發(fā)明的半導(dǎo)體放大器電路包括具有級聯(lián)的第一晶體管與第二晶體管的共射—共基放大器；以及用于至少在特定頻帶中改進該共射—共基放大器的輸出電導(dǎo)的負特征的改進裝置，從而達到上述目的。
該特定頻帶可以是100MHz或以上的頻帶。
該改進裝置可通過至少在該特定頻帶內(nèi)減少第二晶體管的門—源電壓的實數(shù)部分來改進共射—共基放大器的輸出電導(dǎo)的負特征。
該改進裝置可包括至少在該特定頻帶中作為電阻器起作用的元件，并且可通過該元件向第二晶體管的門極供給預(yù)定的電壓。
至少在該特定頻帶中該元件可作為100Ω或以上的電阻器起作用。
至少在該特定頻帶中該元件可作為10kΩ或以下的電阻器起作用。
該半導(dǎo)體放大器電路可進一步包括連接在共射—共基放大器的輸出上的高通濾波器。
該高通濾波器可包括電感器與電容器。
本發(fā)明的系統(tǒng)可具有用于接收信號的接收信件，并且該接收部件可包括該半導(dǎo)體放大器電路作為低噪聲放大器。
本發(fā)明的系統(tǒng)可具有發(fā)射部件用于發(fā)射信號，并且該發(fā)射部件可包括該半導(dǎo)體放大器電路作為功率放大器。
圖2示出本發(fā)明的實施例2的半導(dǎo)體放大器電路2的布置。
圖3示出傳統(tǒng)半導(dǎo)體放大器電路10的布置。
圖4示出傳統(tǒng)半導(dǎo)體放大器電路20的布置。
圖5示出半導(dǎo)體放大器電路10的操作的模擬的結(jié)果。
圖6示出晶體管101的漏極電壓V1(即晶體管102的源極電壓)的模擬的結(jié)果。
圖7示出共射—共基放大器500的小信號等效電路的布置。
圖8A示出半導(dǎo)體放大器電路20(圖4)中的V1與Vb之間的交流等效電路。
圖8B示出半導(dǎo)體放大器電路1(圖1)中的V1與Vb之間的交流等效電路。
圖9示出半導(dǎo)體放大器電路20的共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT特征的模擬的結(jié)果。
圖10示出傳統(tǒng)半導(dǎo)體放大器電路30的布置。
圖11示出半導(dǎo)體放大器電路30的共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT特征的模擬的結(jié)果。
圖12示出在RON＝1kΩ情況中的共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT的模擬的結(jié)果。
圖13示出在負載ZL由電感器L構(gòu)成且通過電容器C輸出信號的情況中的半導(dǎo)體放大器電路1的布置。
圖14示出在插入ON電阻器RON的情況中及在不插入ON電阻器RON的情況中電壓V1的幅值之間的比較。
圖15示出高通濾波器203的布置。
圖16示出本發(fā)明的實施例3的系統(tǒng)3的布置。
首先，說明本發(fā)明的原理。
圖4中所示的半導(dǎo)體放大器電路20的共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT是由使用晶體管102的門—漏電壓Vgs2的(表達式6)表示的GOUT＝Re(Y1·Y2/(Y1+Y2-(Vgs2/V1)·gm2))+Re(Y3)＝Re((|Y1|2·Y2+|Y2|2·Y1)/|Y1+Y2-(Vgs2/V1)·gm2|2)+Re(Y3)+Re((-Y1·Y2·(Vgs2/V1)·gm2)/|Y1+Y2-(Vgs2/V1)·gm2|2)(式6)其中Y1、Y2與Y3分別用前面示出的(表達式3)、(表達式4)與(表達式5)表示。
(表達式6)的右側(cè)的第一與第二項永遠是正的。然而，(表達式6)右側(cè)第三項可以是負的。為了保證GOUT不成為負的，可以減小第三項的絕對值使得第一項與第二項之和的絕對值大于第三項的絕對值。例如，通過減小晶體管102的門一漏電壓Vgs2的實數(shù)部分有可能保證GOUT不成為負的。
圖8A示出圖4中所示的半導(dǎo)體放大器電路20中的V1與Vb之間的交流等效電路。在這一情況中，晶體管102的漏—源電壓Vgs2是用(表達式7)表示的Vgs2＝-V1(式7)
其中V1表示晶體管101的漏極電壓。
圖8B示出圖1中所示的半導(dǎo)體放大器電路1中V1與Vb之間的交流等效電路，下面將描述它。如圖8B中所示，將電阻器RON插入V1與Vb之間的交流等效電路中。在這一情況中，晶體管102的漏—源電壓Vgs2是用(表達式8)表示的Vgs2＝V1/(1+jωCgs2RON)＝-Y4·V1(式8)其中V1表示晶體管101的漏極電壓。Y4是用(表達式9)表示的Y4＝1/(1+jωCgs2RON) (式9)其中Cgs2表示晶體管102的門—源電容而RON表示在預(yù)定的電壓Vb與晶體管102的門極之間插入的電阻。
通過比較(表達式7)與(表達式8)，會理解在預(yù)定的頻帶(如100MHz或更高的高頻帶)中(表達式8)的Vgs2的實數(shù)部分小于(表達式7)的該部分。這便不可能改進預(yù)定的頻帶(如100MHz或以上的高頻帶)中的共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT的負特征。
如上所述，即使在高頻帶中減小了Vgs2的實數(shù)部分的情況中，在低頻帶中共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT仍保持負特征。低頻帶中共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT的這一負特征可用高通濾波器改善。
在連接在共射—共基放大器500的輸出上的負載ZL是由電感器L構(gòu)成且信號是通過電容器C輸出的情況中，電感器L與電容器C起高通濾波器的作用。從而，只用增加電容器C作為新部件便有可能改進共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT的負特征。
下面參照附圖描述本發(fā)明的實施例。(實施例1)
圖1示出本發(fā)明的實施例1的半導(dǎo)體放大器電路1的布置。該半導(dǎo)體放大器電路1具有輸入端IN及輸出端OUT。半導(dǎo)體放大器電路1放大輸入到輸入端IN上的輸入信號VIN及作為輸出信號VOUT輸出結(jié)果給輸出端OUT。
半導(dǎo)體放大器電路1包含共射—共基放大器500。該共射—共基放大器500包含級聯(lián)的晶體管101與晶體管102。例如，晶體管101與晶體管102為nMOS晶體管。
晶體管101的門極連接在半導(dǎo)體放大器電路1的輸入端IN上。晶體管101的源極接地。晶體管101的漏極連接在晶體管102的源極上。
通過晶體管400向晶體管102的門極供給固定電壓Vb。為了在固定電壓Vb與晶體管102的門極之間提供ON電阻器RON而設(shè)置晶體管400。該ON電阻器RON作為用于改進共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)的負特征的改進裝置起作用。例如，晶體管400為pMOS晶體管。固定電壓Vb是例如從DC電源(未示出)供給的。設(shè)置了旁路電容器C1用于消除從DC電源供給的電壓Vb的AC分量。
用于改進共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)的負特征的改進裝置可以是任何類型的元件，只要該元件至少在特定頻帶(如100MHz或以上的高頻帶)中起電阻器的作用即可。最好，該元件至少在特定頻帶中起100Ω或以上(最好1kΩ或以上)在電阻器的作用。當(dāng)電阻值太大時，可存在Miller效應(yīng)的應(yīng)響與/或增加器件大小。因此，該器件最好至少在特定頻帶中作為10kΩ或以下的電阻器起作用。
例如，該改進裝置可以是在固定電壓Vb與晶體管102的門極之間插入的晶體管的ON電阻器RON或該晶體管的ON電阻器RON以外的任何電阻器。這一電阻器具有大于線路電阻的電阻值，并從而能與線路電阻清楚地區(qū)別。這是因為線路電阻通常小于1Ω。
晶體管102的源極連接在晶體管101的漏極上。晶體管102的漏極通常高通濾波器200連接在半導(dǎo)體放大器電路1的輸出端OUT上。也通過負載ZL向晶體管102的漏極供給電源電壓Vdd。
圖1中，V1表示晶體管101的漏電壓(即晶體管102的源電壓)，而Vgs2則表示晶體管102的門—源電壓。
如己參照圖8B描述的，晶體管102的門—源電壓Vgs2是用(表達式8)表示的。
將(表達式8)代入(表達式6)中得出(表達式10)。從而，半導(dǎo)體放大器電路1的共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT是用(表達式10)表示的GOUT＝Re(Y1·Y2/(Y1+Y2+Y4·gm2))+Re(Y3) (式10)其中Y1、Y2與Y3分別用前面所示的(表達式3)、(表達式4)與(表達式5)表示，Y4是用上面所示的(表達式9)表示的。
圖12示出在使用(表達式10)RON＝1kΩ的情況中，共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT的模擬的結(jié)果。圖12中，水平軸表示輸入信號VIN的頻率f，而垂直軸表示共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT。圖12示出在RON＝0Ω的情況中的GOUT與按照傳統(tǒng)方法(圖10)的Rdump＝500Ω的情況中的GOUT，供比較之用。
模擬的條件包含gm1＝gm2＝30mS，Cgs1＝Cgs2＝1 pF及gds1＝gds2＝1mS。
如圖12中所示，在RON＝1kΩ的情況中f＝1GHz且GOUT≥0。對于f＝1GHz的GOUT之值小于按照傳統(tǒng)方法(圖10)的Rdump＝500Ω的GOUT之值大約一個7的因子。這意味著有可能獲得7倍大于按照傳統(tǒng)方法(圖10)的Rdump＝500Ω的情況中獲得的最大功率。
圖12示出即使在RON＝1kΩ時，在輸入信號VIN的頻率f小的頻帶中GOUT＜0有可能成立。通過高通濾波器200可消除這一共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)的負特征。具體地，可將高通濾波器200配置成使得從共射—共基放大器500輸出的信號只對于其中GOUT≥0成立的頻帶允許通過其中。
通常在高頻放大器中，負載ZL是由電感器L構(gòu)成的，如圖13中所示，并且通過電容器C消除DC之后輸出信號。電感器L與電容器C作為高通濾波器200起作用。在這一情況中，可以只增加電容器C作為新部件來布置高通濾波器200。從而與傳統(tǒng)的方法相比，有可能減少半導(dǎo)體放大器電路1的部件數(shù)目的增加。
當(dāng)如圖14中所示插入ON電阻器RON時，電壓V1的幅值大于在不插入ON電阻器RON時獲得的大約2.5的因子。然而，由于電壓V1的幅值增加而引起的Miller效應(yīng)的影響基本上是可忽略不計的。這是因為電壓V1的幅值的增加非常小。
如上所述，在半導(dǎo)體放大器電路1中，在固定電壓Vb與晶體管102的門極之間插入電阻器RON。這一電阻器RON使在高頻帶中晶體管102的門—源電壓gs2的實數(shù)部分能減小。從而，有可能改進共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT的負特征。從而至少在特定的頻帶中，共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT不成為負的。
此外，通過提供連接在共射—共基放大器500的輸出上的高通濾波器200，有可能在低頻帶中改進共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT的負特征。
在連接在共射—共基放大器500的輸出上的負載ZL是由電感器L構(gòu)成的且通過電容器C切斷其DC分量之后輸出信號的情況中，電感器L與電容器C起高通濾波器200的作用。從而，有可能通過只增加電容器C作為新部件來改進共射—共基放大器500的輸出電導(dǎo)GOUT的負特征。(實施例2)圖2示出本發(fā)明的實施例2的半導(dǎo)體放大器電路2的布置。該半導(dǎo)體放大器電路2是通過將本發(fā)明的上述原理應(yīng)用在差動放大器上而得出的。
半導(dǎo)體體放大器電路2包含輸入端IN1及IN2與輸出端OUT1及OUT2。半導(dǎo)體放大器電路2放大輸入到輸入端IN1的輸入信號VIN1與輸入到輸入端IN2的輸入信號VIN2之間的差，并分別作為輸出信號VOUT1與VOUT2輸出結(jié)果到輸出端OUT1與OUT2。
半導(dǎo)體放大器電路2包含采用共射—共基放大器501與502用于差動操作的差動放大器600。共射—共基放大器501包含互相級聯(lián)的晶體管101與102。共射—共基放大器502包含互相級聯(lián)的晶體管103與104。例如，各該晶體管101、102、103與104為nMOS晶體管。
各該共射—共基放大器501與502的布置類似于圖1中所示的共射—共基放大器500的布置。
晶體管101的門極連接在半導(dǎo)體放大器電路2的輸入端IN1上。
通過晶體管401向晶體管102的門極供給固定電壓Vb。例如，晶體管401為pMOS晶體管。通過高通濾波器201將晶體管102的漏極連接在半導(dǎo)體放大器電路2的輸出端OUT1上。通過負載ZL1向晶體管102的漏極供給電源電壓Vdd。
晶體管103的門極連接在半導(dǎo)體放大器電路2的輸入端IN2上。
通過晶體管402向晶體管104的門極供給固定電壓Vb。例如，晶體管402為pMOS晶體管。通過高通濾波器202將晶體管104的漏極連接在半導(dǎo)體放大器電路2的輸出端OUT2上。通過負載ZL2向晶體管104的漏極供給電源電壓Vdd。
在固定電壓Vb與晶體管102與104的各門極之間插入的電阻器可以是任何類型的電阻器。
使用半導(dǎo)體放大器電路2，有可能獲得類似于用半導(dǎo)體放大器電路1獲得的效果。
下面描述對實施例1與實施例2公共的修正實例。
半導(dǎo)體放大器電路1與2沒有必要開發(fā)新工藝?？稍贗C上容易地實現(xiàn)用作各晶體管400、401與402的pMOS晶體管。
以這一方式，有可能生產(chǎn)成本低，噪聲小，增益高，及畸變小的半導(dǎo)體放大器電路。
上面的實施例1與2中所采用的放大器的類型、頻率的值，電容器及電阻器只是示范性的。無須多說，本發(fā)明不限于這些特定類型與值。
電阻器RON可以是多晶硅電阻器、擴散電阻器之類、以及晶體管的ON電阻器。
包含在級聯(lián)放大器中的晶體管可以是pMOS晶體管、雙極晶體管、GaAsFET之類、以及nMOS晶體管。
作為電阻器RON的附加或替代品，可用電感與電容的組合來改進共射一共基放大器500(或共射—共基放大器600)的輸出電導(dǎo)GOUT的負特征。
此外，連接在共射—共基放大器500的輸出上的濾波器可以是圖15中所示的帶通濾波器203。帶通濾波器203包含電感器L、電容器Cd與C及電阻器Rd。IC上能容易地布置帶通濾波器203。
類似地，可將帶通濾波器連接在共射—共基放大器600的輸出上。
本發(fā)明對獲得高性能的半導(dǎo)體電路作出巨大貢獻，并因而高度有用。(實施例3)
圖16示出本發(fā)明的實施例3的通信系統(tǒng)3的布置。通信系統(tǒng)3包含用于響應(yīng)信號發(fā)射/接收切換定時在天線701與接收部件710之間的連接與天線701與發(fā)射部件720之間的連接之間切換的發(fā)射/接收開關(guān)702；用于通過發(fā)射/接收開關(guān)702接收來自天線701的信號的接收部件710；用于將要通過發(fā)射/接收開關(guān)702發(fā)射的信號輸出到天線701的發(fā)射部件720；用于將具有預(yù)定頻率的振蕩信號輸出到接收部件710與發(fā)射部件720的頻率合成器730；轉(zhuǎn)換器740；及數(shù)字信號處理器(DSP)750。
接收部件710包含低噪聲放大器(LNA)711、濾波器712、混頻器713、及IF信號處理部件714。
通過發(fā)射/接收開關(guān)702將天線701所接收的信號輸入到接收部件710中的低噪聲放大器(LNA)711。LNA 711放大接收的信號。通過濾波器712將放大的信號輸入到混頻器713?；祛l器713將從濾波器712輸出的信號與從頻率合成器730輸出的振蕩信號混合。通過IF信號處理部件714將從混頻器713的輸出提交給轉(zhuǎn)換器740。
轉(zhuǎn)換器740將從IF信號處理部件714輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。DSP 750處理該數(shù)字信號。
轉(zhuǎn)換器740將DSP 750處理過的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。
發(fā)射部件720包含功率放大器(PA)721及發(fā)射調(diào)制器722。
發(fā)射調(diào)制器722將從轉(zhuǎn)換器740輸出的信號與從頻率合成器730輸出的振蕩信號混合。功率放大器(PA)721放大來自發(fā)射調(diào)制器722的輸出。通過發(fā)射/接收開關(guān)702從天線701發(fā)射放大的信號。
半導(dǎo)體放大器電路1(圖1)可用作接收部件710中的LNA 711或發(fā)射部件720中的PA 721。由于半導(dǎo)體放大器電路1能提供作為從其輸出的大量電功率，半導(dǎo)體放大器電路1適合于用作LNA 711或PA 721。從而，通過使用半導(dǎo)體放大器電路1作為LNA 711或PA 721，有可能得到具有其中至少在特定頻帶中改進了輸出電導(dǎo)的負特征的共射—共基放大器LNA 711或PA 721。
工業(yè)可應(yīng)用性按照本發(fā)明的半導(dǎo)體放大器電路包含具有級聯(lián)的第一晶體管與第二晶體管的共射—共基放大器、及用于至少在特定頻帶中改進該共射—共基放大器的輸出電導(dǎo)的負特征的改進裝置。改進裝置使共射—共基放大器的輸出電導(dǎo)的負特征得以改進，從而至少在特定頻帶中該共射—共基放大器的輸出電導(dǎo)不成為負的。
此外，通過設(shè)置連接在共射—共基放大器的輸出上的高通濾波器，有可能改進低頻帶中該共射—共基放大器的輸出電導(dǎo)的負特征。
在連接在共射—共基放大器的輸出上的負載是由電感器構(gòu)成的且信號是通過電容器輸出的情況中，該電感器與電容器起高通濾波器的作用。從而，通過只增加電容器作為新元件，便有可能改進共射—共基放大器的輸出電導(dǎo)的負特征。
按照本發(fā)明的半導(dǎo)體放大器電路適合于用作通信系統(tǒng)的發(fā)射部件中的低噪聲放大器。此外，按照本發(fā)明的半導(dǎo)體放大器電路適合于用作通信系統(tǒng)的接收部件中的功率放大器。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體放大器電路，包括具有級聯(lián)的第一晶體管與第二晶體管的共射—共基放大器；以及用于至少在特定頻帶中改進該共射—共基放大器的輸出電導(dǎo)的負特征的改進裝置。
2.按照權(quán)利要求1的半導(dǎo)體放大器電路，其中該特定頻帶為100MHz或以上的頻帶。
3.按照權(quán)利要求1的半導(dǎo)體放大器電路，其中該改進裝置通過至少在該特定頻帶中減小第二晶體管的門—源電壓的實數(shù)部分來改進共射—共基放大器的輸出電導(dǎo)的負特征。
4.按照權(quán)利要求1的半導(dǎo)體放大器電路，其中該改進裝置包括至少在該特定頻帶中起電阻器作用的元件，及通過該元件將預(yù)定的電壓供給第二晶體管的門極。
5.按照權(quán)利要求4的半導(dǎo)體放大器電路，其中該元件至少在該特定頻帶中起100Ω或以上的電阻器的作用。
6.按照權(quán)利要求4的半導(dǎo)體放大器電路，其中該元件至少在該特定頻帶中起10kΩ或以下的電阻器的作用。
7.按照權(quán)利要求1的半導(dǎo)體放大器電路，還包括連接在該共射—共基放大器的輸出上的高通濾波器。
8.按照權(quán)利要求1的半導(dǎo)體放大器電路，其中該高通濾波器是由電感器與電容器構(gòu)成的。
9.一種具有用于接收信號的接收部件的系統(tǒng)，其中該接收部件包括作為低噪聲放大器的按照權(quán)利要求1至8中任何一項的半導(dǎo)體放大器電路。
10.一種具有用于發(fā)射信號的發(fā)射部件的系統(tǒng)，其中該發(fā)射部件包括作為功率放大器的按照權(quán)利要求1至8中任何一項的半導(dǎo)體放大器電路。
全文摘要
本發(fā)明的目的為提供具有其中在至少特定頻帶中改進了輸出電導(dǎo)的負特征的共射－共基放大器的半導(dǎo)體放大器電路。半導(dǎo)體放大器1包含具有級聯(lián)的晶體管101與晶體管102的共射－共基放大器500、及用于至少在特定的頻帶中改進該共射－共基放大器500的輸出電導(dǎo)G
文檔編號H03F3/62GK1308788SQ99808277
公開日2001年8月15日 申請日期1999年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月7日
發(fā)明者林錠二, 木村博 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社