專利名稱：可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種放大器的技術領域，尤指一種收送裝置中降低基頻輸出端直流偏壓的放大系統(tǒng)。
背景技術：
零中頻接收裝置(Zero-IF receiver)又稱做直接轉換(direct conversionreceiver)接收裝置，其是將射頻信號直接轉換至基頻頻帶。因為有高整合度，低成本等優(yōu)點，近年來廣為射頻收送裝置(RF transceiver)所采用，甚至手機芯片也開始采用零中頻接收裝置。在零中頻接收裝置中，本地震蕩器(localoscillator)的震蕩信號(LO)會泄漏至接收混和器的輸入端口，而與射頻信號混和。在接收混和器進行降頻轉換時，泄漏的震蕩信號會與本地震蕩信號(LO)形成自身混和(self-mixing)，而導致輸出的基頻信號含有直流偏壓(DC offset)，而降低整個接收裝置的效能。
針對基頻信號含有直流偏壓的問題，于美國第USP6,697,611號專利案公告中，使用一低通濾波器隔離一輸入信號的直流偏壓成分，然后系統(tǒng)再由輸入信號減去直流偏壓，而降低信號中的直流偏壓。如圖1所示，其將輸入信號經由一低通濾波器16獲得直流偏壓，放大器2的輸出是交互耦合至放大器1的輸出，且由于放大器1及放大器2的增益相同，故于第一及第二差動輸出線24、26處可降低直流偏壓。然而，輸入信號經由第一及第二輸入差動線20、22傳送至放大器1。放大器1為一差動放大器，其失真的問題可由圖2予以說明。由圖2所示，當輸入差動電壓Vip、Vin存在一正偏壓電壓時，晶體管Tr1的偏壓電流(bias current)大于晶體管Tr2的偏壓電流，故晶體管Tr1的互導(transconductance)高于晶體管Tr2的互導。此使得Vip至Von的絕對增益高于Vin至Vop的絕對增益，而產生放大器失真的問題，同時容易引起線性度變差。因此，公知收送裝置的放大器仍有諸多缺失而有予以改進的必要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是在提供一種可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)，以避免公知技術因正負端直流偏壓不同所產生放大器失真的問題，同時避免線性度變差的問題。
依據本發(fā)明的一特色，是提出一種可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含第一及第二差動輸入端、第一及第二差動輸出端、一第一低通濾波器、一第一放大裝置、一第二低通濾波器及一第二放大裝置。該第一及第二差動輸入端，用以接收一第一輸入信號及一第二輸入信號；該第一低通濾波器耦合至該第一差動輸入端，該第一低通濾波器將該第一輸入信號濾波，以產生一第一濾波信號；該第一放大裝置耦合至該第一差動輸入端及該第一低通濾波器及該第一及第二差動輸出端，以放大該第一輸入信號及該第一濾波信號，以在該第一及第二差動輸出端產生一第一放大信號；該第二低通濾波器耦合至該第二差動輸入端，該第二低通濾波器將該第二輸入信號濾波，以產生一第二濾波信號；該第二放大裝置耦合至該第二差動輸入端及該第二低通濾波器及該第一及第二差動輸出端，以放大該第二輸入信號及該第二濾波信號，以在該第一及第二差動輸出端產生一第二放大信號，該第二放大裝置連接至該第一及第二差動輸出端以致該第一放大信號及該第二放大信號在該第一及第二差動輸出端相耦合。
由于本發(fā)明設計新穎，能提供產業(yè)上利用，且確有增進功效，故依法申請發(fā)明專利。


圖1是公知個人計算機系統(tǒng)的架構圖。
圖2是一公知差動放大器產生失真的示意圖。
圖3是本發(fā)明的可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)的方塊圖。
圖4是顯示本發(fā)明一接收系統(tǒng)的方塊圖。
圖5是本發(fā)明的可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)的詳細電路圖。
符號說明第一輸入差動線 20第二輸入差動線 22
第一差動輸出線 24第二差動輸出線 26放大器1 12放大器2 14低通濾波器 16自動增益控制器(AGC) 18第一差動輸入端 310 第二差動輸入端 312第一低通濾波器 320 第一濾波信號321第二低通濾波器 322 第二濾波信號323第一放大裝置330 第一放大信號331第二放大裝置332 第二放大信號333第一差動輸出端 340 第二差動輸出端 342射頻天線410 低噪聲放大器420混和器 430 本地震蕩器 440基頻放大裝置450 后續(xù)處理裝置460具體實施方式
圖3是本發(fā)明的可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)300的方塊圖，其主要包含一第一差動輸入端310、一第二差動輸入端312、一第一差動輸出端340、一第二差動輸出端342、一第一低通濾波器320、一第一放大裝置330、一第二低通濾波器322及一第二放大裝置332。
第一及第二差動輸入端310、312分別接收一第一輸入信號Vip及第二輸入信號Vin，該第一輸入信號Vip及第二輸入信號Vin是為具有直流偏壓(DC offset)的模擬信號，且為一對差動輸入信號。第一低通濾波器320耦合至該第一差動輸入端310，并將該第一輸入信號Vip濾波，以產生一第一濾波信號321。第一低通濾波器320將第一輸入信號Vip的高頻成分濾除，故第一濾波信號321為第一輸入信號Vip的直流成分(DC component)。第一放大裝置330耦合至該第一差動輸入端310及該第一低通濾波器320及該第一及第二差動輸出端340、342，以放大第一輸入信號Vip及該第一濾波信號321，以在該第一及第二差動輸出端340、342產生一第一放大信號331，其中，第一放大信號331為一具有直流偏壓的模擬信號。
第二低通濾波器322耦合至該第二差動輸入端312，并將該第二輸入信號Vin濾波，以產生一第二濾波信號323。第一低通濾波器320及第二低通濾波器322將直流附近頻帶外的信號濾除，故第一低通濾波器320輸出第一輸入信號Vip的直流成分，第二低通濾波器322輸出第二輸入信號Vin的直流成分。也即，第一濾波信號321為第一輸入信號Vip的直流成分，第二濾波信號323為第二輸入信號Vin的直流成分。
第二放大裝置332耦合至該第二差動輸入端312及該第二低通濾波器322及該第一及第二差動輸出端340、342，以放大該第二輸入信號Vin及該第二濾波信號323，以在該第一及第二差動輸出端340、342產生一第二放大信號333，其中，第二放大信號333為一具有直流偏壓的模擬信號。該第二放大裝置332連接至該第一及第二差動輸出端340、342，以致該第一放大信號331及該第二放大信號333在第一及第二差動輸出端340、342相耦合。
該第一與第二放大裝置330、332是互相匹配，且該第一與第二放大裝置330、332具有相同的增益特性。該第一與第二放大裝置330、332分別具有第一及第二差動輸出端，該第二放大裝置的第一及第二差動輸出端是交互耦合至該第一放大裝置的第一及第二差動輸出端。
第一及第二差動輸出端340、342的輸出信號分別為Vop、Von，其可分別表示為Vop＝[Vip(DC)+Vip(AC)]*A1+Vin(DC)*A2(1)Von＝[Vin(DC)+Vin(AC)]*A2+Vip(DC)*A1(2)，其中，A1及A2分別為第一及第二放大裝置(330、332)的增益。當A1＝A2＝A時，第一及第二差動輸出端340、342的差動電壓(Vop-Von)為Vop-Von＝[Vip(DC)+Vip(AC)]*A+Vin(DC)*A-[Vin(DC)+Vin(AC)]*A-Vip(DC)*A＝[Vip(AC)-Vin(AC)]*A(3)。
由公式(3)可知，本發(fā)明的可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)300的輸出端差動電壓只與輸入端差動電壓的交流成分有關。故不論輸入端差動電壓的直流成分為何，該放大系統(tǒng)300可有效地將輸入差動信號中的直流成分濾除。
圖4是顯示本發(fā)明一接收系統(tǒng)的方塊圖，其包含一射頻天線410、一低噪聲放大器(low noise amplifier、LNA)420、一混和器430、一本地震蕩器(LO)440、一基頻放大裝置450及一后續(xù)處理裝置460?；l放大裝置450是使用圖2中的放大系統(tǒng)300，故即使基頻信號含有直流偏壓(DC offset)，該放大系統(tǒng)300可有效地將基頻信號中的直流成分濾除。
圖5是本發(fā)明的可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)300的詳細電路圖，其中，該第一低通濾波器320由一第一電阻R1及一第一電容C1組成，該第一電阻R1的一端連接至第一差動輸入端310，其另一端連接至一晶體管M2的柵極及該第一電容C1的一端，該第一電容C1的另一端連接至地。該第一電阻R1可為一切換電阻槽(switch resistor bank)，該第一電容C1可為一切換電容槽(switch capacitorbank)。
第一放大裝置330由NMOS晶體管M1及M2組成，晶體管M1的漏極連接至第一差動輸出端340，其柵極接至第一差動輸入端310，其源極接至晶體管M2的源極及晶體管M5的漏極，晶體管M5為一電流鏡。晶體管M2的漏極連接至第二差動輸出端342。
第二低通濾波器322由一第二電阻R2及一第二電容C2組成。第二電阻R2的一端連接至第二差動輸入端312，其另一端連接至一晶體管M3的柵極及該第二電容C2的一端，該第二電容C2的另一端連接至地。第二電阻R2可為一切換電阻槽(switch resistor bank)。第二電容C2可為一切換電容槽(switch capacitorbank)。
第二放大裝置332由NMOS晶體管M3及M4組成，晶體管M3的漏極連接至第一差動輸出端340，其源極接至晶體管M4的源極及晶體管M6的漏極，晶體管M6為一電流鏡。晶體管M4的漏極連接至第二差動輸出端342，其柵極接至第二差動輸入端312。
由上述說明可知，公知技術中由于放大器1的正負端直流偏壓不同，造成放大器1正負端放大倍率不同，而產生放大器失真的問題，同時容易引起線性度變差。而本發(fā)明使用第一放大裝置330及第二放大裝置332分別處理第一差動輸入端310及第二差動輸入端312的直流偏壓，以達成降低基頻輸出端直流偏壓的目的，相較于公知技術本發(fā)明具有容易于整合及低成本等優(yōu)點。同時，也可避免因正負端直流偏壓不同所產生放大器失真的問題。
上述較佳具體實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的保護范圍自應以權利要求所述為準，而非僅限于上述實施例。
權利要求
1.一種可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)主要包含第一及第二差動輸入端，用以接收一第一輸入信號及一第二輸入信號；第一及第二差動輸出端；一第一低通濾波器，耦合至該第一差動輸入端，該第一低通濾波器將該第一輸入信號濾波，以產生一第一濾波信號；一第一放大裝置，耦合至該第一差動輸入端及該第一低通濾波器及該第一及第二差動輸出端，以放大該第一輸入信號及該第一濾波信號，以在該第一及第二差動輸出端產生一第一放大信號；一第二低通濾波器，耦合至該第二差動輸入端，該第二低通濾波器將該第二輸入信號濾波，以產生一第二濾波信號；一第二放大裝置，耦合至該第二差動輸入端及該第二低通濾波器及該第一及第二差動輸出端，以放大該第二輸入信號及該第二濾波信號，以在該第一及第二差動輸出端產生一第二放大信號，該第二放大裝置連接至該第一及第二差動輸出端以致該第一放大信號及該第二放大信號在該第一及第二差動輸出端相耦合。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一低通濾波器及該第二低通濾波器將一直流附近頻帶外的信號濾除。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一低通濾波器由一第一電阻及一第一電容組成。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一電阻的一端連接至該第一差動輸入端，其另一端連接至該第一放大裝置及該第一電容的一端，該第一電容的另一端連接至地。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一電阻可為一切換電阻槽。
6.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一電容可為一切換電容槽。
7.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二低通濾波器由一第二電阻及一第二電容組成。
8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二電阻的一端連接至該第二差動輸入端，其另一端連接至該第二放大裝置及該第二電容的一端，該第二電容的另一端連接至地。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二電阻可為一切換電阻槽。
10.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二電容可為一切換電容槽。
11.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一與第二放大裝置是互相匹配。
12.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一與第二放大裝置具有相同的增益特性。
13.如權利要求1所述的接收系統(tǒng)，其特征在于，該第一與第二放大裝置分別具有第一及第二差動輸出端，該第二放大裝置的第一及第二差動輸出端是交互耦合至該第一放大裝置的第一及第二差動輸出端。
全文摘要
本發(fā)明提出一種可減低直流偏壓的放大系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含第一及第二差動輸出端、第一及第二低通濾波器及第一及第二放大裝置。第一低通濾波器將一第一輸入信號濾波，以產生一第一濾波信號。第一放大裝置放大第一輸入信號及第一濾波信號，以產生一第一放大信號。第二低通濾波器將一第二輸入信號濾波，以產生一第二濾波信號。第二放大裝置放大第二輸入信號及第二濾波信號，以產生一第二放大信號。系統(tǒng)在第一及第二差動輸出端處，將第一放大信號及第二放大信號耦合，以降低在第一及第二差動輸出端輸出的差動電壓的直流偏壓。
文檔編號H04B1/10GK1838528SQ20051005646
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權日2005年3月22日
發(fā)明者王耀祺, 張英堂 申請人:凌陽科技股份有限公司