3連接到控制電壓Vc。差分輸入端正端Vinp與負(fù)端Vinn、差 分輸出端正端Voutp與負(fù)端Voutn分別通過(guò)電阻R5、R6、R7、R8連接到源跟隨器電路的輸 出（N型管M5的源級(jí)）。連接在差分輸入端Vinp與Vinn之間的電感Indl和連接差分輸出 端Voutp與Voutn之間的電感Ind2均是用來(lái)抵消寄生電容進(jìn)行阻抗匹配的。N型管M5的 漏極與電源Vdd連接，柵極與控制電壓Vb連接，源級(jí)與電流源CS1的輸入端連接，CS1的輸 出端與低電平連接。
[0016] N型管Ml~M4均處于深線性區(qū)，以Ml為例，其導(dǎo)通電阻為：
(1)
[0017]
[0018] 其中型管電子迀移率，CM為單位面積柵氧化物電容，為Ml的寬長(zhǎng) 比，Vu為Ml的柵極電壓，VS1為Ml的源極電壓，Vthl為Ml的閾值電壓。
[0019] 當(dāng)電流源CS1的電流為I時(shí)，源跟隨器電路輸出電壓為：
(2)
[0020] fw']
[0021] 其中Vb為M5的柵極電壓，Vth5為M5的閾值電壓，YSM5的寬長(zhǎng)比。 \L Js
[0022] 源跟隨器電路的輸出電壓作為差分輸入端與差分輸出端的直流偏置，即以（2)式 中的vwt替換（1)式中的VS1，當(dāng)Ml與M5尺寸相同時(shí)，有Vthl=Vth5，可得Ml的導(dǎo)通電阻為：
[0023]
[0024] 即Ml的導(dǎo)通電阻與閾值電壓無(wú)關(guān)，當(dāng)溫度變化或生產(chǎn)工藝產(chǎn)生偏差而使閾值電 壓變化時(shí)，Ml的導(dǎo)通電阻將不受影響。
[0025] 本實(shí)施例中，Ml~M5晶體管尺寸相同，同理可知Ml~M4的導(dǎo)通電阻在補(bǔ)償后均 與閾值電壓無(wú)關(guān)，當(dāng)溫度變化或生產(chǎn)工藝產(chǎn)生偏差而使閾值電壓變化時(shí)，Ml~M4的導(dǎo)通電 阻將不受影響，從而衰減器的衰減量不受影響。
[0026] 本實(shí)施例所述的一種橋式差分無(wú)源衰減器衰減結(jié)果如圖2所示，本實(shí)施例中心頻 率為25GHz，以0. 5dB為衰減步進(jìn)值，在0~16dB范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)33種衰減量，中心頻率處最小 衰減為4. 5dB。本實(shí)施例所述的一種橋式差分無(wú)源衰減器相位結(jié)果如圖3所示，在中心頻率 附近1GHz帶寬內(nèi)，相位波動(dòng)小于10°。
[0027] 在具體實(shí)施例中，橋式差分無(wú)源衰減器主體電路以及源跟隨器電路均采用N型 管，也可以采用P型管代替N型管，低電平與供電電源互換，實(shí)現(xiàn)P型管的橋式差分無(wú)源衰 減器。并且，電流源CS1可采用任何形式、任何結(jié)構(gòu)的電流源。
[0028] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種橋式差分無(wú)源衰減器，包括橋式差分無(wú)源衰減器主體電路以及源跟隨器電路； 無(wú)源衰減器主體電路包括差分輸入端正端和負(fù)端、差分輸出端正端和負(fù)端、控制電壓 Vc、第一 N型管、第二N型管、第三N型管、第四N型管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四 電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第一電感、第二電感；源跟隨器電路包括控 制電壓Vb，第一電流源、第五N型管； 所述第一 N型管的源級(jí)與差分輸入端正端連接，漏極與差分輸出端正端連接，柵極與 第一電阻的一端連接，第一電阻的另一端與電源連接；第二N型管的源級(jí)與差分輸入端正 端連接，漏極與差分輸出端負(fù)端連接，柵極與第二電阻的一端連接，第二電阻的另一端與控 制電壓Vc連接；所述第三N型管的源級(jí)與差分輸入端負(fù)端連接，漏極與差分輸出端正端連 接，柵極與第三電阻的一端連接，第三電阻的另一端與控制電壓Vc連接；第四N型管的源級(jí) 與差分輸入端負(fù)端連接，漏極與差分輸出端負(fù)端連接，柵極與第四電阻的一端連接，第四電 阻的另一端與電源連接；第五、六、七、八電阻的一端分別與差分輸入端正端、差分輸入端負(fù) 端、差分輸出端正端、差分輸出端負(fù)端連接，第五、六、七、八電阻的另一端連接在一起，并與 源跟隨器電路的輸出端連接；第一電感的一端與差分輸入端正端連接，另一端與差分輸入 端負(fù)端連接，第二電感的一端與差分輸出端正端連接，另一端與差分輸出端負(fù)端連接，上述 為橋式差分無(wú)源衰減器主體電路； 所述第五N型管的漏極與電源連接，柵極與控制電壓Vb連接，源級(jí)與第一電流源的輸 入端連接，并作為源跟隨器電路的輸出端，第一電流源的輸出端與低電平連接，上述為源跟 隨器電路。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋式差分無(wú)源衰減器，其特征在于：以P型管代替N型 管，低電平與供電電源互換，實(shí)現(xiàn)P型管的橋式差分無(wú)源衰減器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋式差分無(wú)源衰減器，其特征在于：所述第一電流源包 括任何形式、任何結(jié)構(gòu)的電流源。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橋式差分無(wú)源衰減器，屬于射頻集成電路領(lǐng)域。橋式差分無(wú)源衰減器主體電路包括跨接在差分輸入端正端與差分輸出端正端的第一N型管、跨接在差分輸入端正端與差分輸出端負(fù)端的第二N型管、跨接在差分輸入端負(fù)端與差分輸出端正端的第三N型管、跨接在差分輸入端負(fù)端與差分輸出端負(fù)端的第四N型管，通過(guò)調(diào)節(jié)第一至第四N型管的源級(jí)、漏極和柵極電壓來(lái)改變其導(dǎo)通電阻的大小，完成信號(hào)衰減的功能。源跟隨器電路的輸出信號(hào)作為差分輸入端與差分輸出端的直流偏置，使第一至第四N型管的導(dǎo)通電阻與閾值電壓無(wú)關(guān)，減小了由于溫度變化、生產(chǎn)工藝的偏差等因素引起的衰減器衰減量的變化。
【IPC分類】H03F3/45, H03H7/24
【公開號(hào)】CN104953975
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510406727
【發(fā)明人】陳志銘, 高巍, 王興華, 萬(wàn)嘉月
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年7月12日