CN109639245A - 组合放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体技术领域，本发明是要解决现有基于CMOS晶体管的放大器的噪声性能较差的问题，提出一种组合放大器，包括第一级放大器、第二级放大器和电流源模块，所述第二级放大器为CMOS晶体管，所述电流源模块与后级放大器的输入端连接，所述第一级放大器为双极型晶体管，所述电流源模块包括上置电流源模块和下置电流源模块，所述上置电流源模块分别与双极晶体管的集电极和第二级放大器的输入端连接，所述下置电流源模块与双极型晶体管的发射极连接。整个放大器形成双极型晶体管和CMOS晶体管混合工作的模式，对于单独的基于COMS晶体管的放大器来说，降低了噪声。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体来说涉及一种放大器。
背景技术
放大器是能把输入信号的电压或者功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成，放大器广泛用于与通讯、广播、雷达、电视及自动控制等相关的装置中，它是自动化技术工具中处理信号的重要元件。
现有的放大器一般采用以下方法实现：第一种是采用CMOS晶体管作为放大器的主要器件，第二种是采用双极型晶体管作为放大器的主要器件，第一种方式能够使放大器获得更好的性能，如放大的功耗、面积、驱动能力、制造成本和工艺稳定性等，但是在噪声性能方面不如第二种方式，第二种方式具有低噪声的优点，但是其他性能不如第一种方式。
综上所述，现有技术中的放大器使用到的晶体管都是基于单独的CMOS晶体管或者单独的双极型晶体管实现，CMOS晶体管的噪声性能较差，而双极型晶体管的其他性能较差。
发明内容
本发明的目的是要解决现有基于CMOS晶体管的放大器的噪声性能较差的问题，提出一种组合放大器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：组合放大器，包括第一级放大器、第二级放大器和电流源模块，所述第二级放大器为CMOS晶体管，所述电流源模块与后级放大器的输入端连接，所述第一级放大器为双极型晶体管，所述电流源模块包括上置电流源模块和下置电流源模块，所述上置电流源模块分别与双极晶体管的集电极和第二级放大器的输入端连接，所述下置电流源模块与双极型晶体管的发射极连接。
进一步的，为对输入电流进行有效控制，所述上置电流源模块包括NMOS晶体管，所述下置电流源模块包括PMOS晶体管，所述NMOS晶体管的一端与输入电压接口连接，另一端分别与双极型晶体管的集电极和第二级放大器的输入端连接，所述PMOS晶体管的一端与双极型晶体管的发射极连接，另一端接地。
进一步的，为接收差分信号，所述双极型晶体管包括第一双极型晶体管和第二双极型晶体管，所述上置电流源模块包括第一上置电流源模块和第二上置电流源模块，所述下置电流源模块包括第一下置电流源模块和第二下置电流源模块。
进一步的，为满足需要的参数功能，所述第二级放大器固定设置为闭环9倍差分增益。
进一步的，所述双极型晶体管为NPN型晶体管。
本发明的有益效果是：本发明所述的组合放大器，是基于CMOS晶体管作为第二级放大器的放大器，使用双极型晶体管作为第一级放大器，整个放大器形成双极型晶体管和CMOS晶体管混合工作的模式，利用了部分性能不好的双极型晶体管的低噪声优点来弥补CMOS晶体管在这方面的弱点，从而实现在低成本的标准CMOS工艺中做出高性能的低噪声放大器，对于单独的基于COMS晶体管的放大器来说，降低了噪声，对于单独的基于双极型晶体管的放大器来说，提高了驱动能力，降低了成本及功耗。
附图说明
图1为本发明实施例所述的组合放大器的电路示意图；
附图标记说明：
Q1-第一双极型晶体管；Q2-第二双极型晶体管；I1-第一下置电流源模块；I2-第二下置电流源模块；I3-第一上置电流源模块；I4-第二上置电流源模块；OP-第二级放大器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
本发明所述的组合放大器，包括第一级放大器、第二级放大器和电流源模块，所述第二级放大器为CMOS晶体管，所述电流源模块与后级放大器的输入端连接，所述第一级放大器为双极型晶体管，所述电流源模块包括上置电流源模块和下置电流源模块，所述上置电流源模块分别与双极晶体管的集电极和第二级放大器的输入端连接，所述下置电流源模块与双极型晶体管的发射极连接。
当输入信号进入双极型晶体管后，由电压信号转化为双极型晶体管内部的电流信号，同时，上置电流源模块和下置电流源模块对双极型晶体管的转换电流进行大小影响，上置电流源模块、下置电流源模块和双极型晶体管形成等效电阻大小和电源电压的比例形成支路电流，为第二级放大器提供输入电压。
实施例
本发明实施例所述的组合放大器，如图1所示，包括第一级放大器、第二级放大器和电流源模块，所述第二级放大器为CMOS晶体管，所述电流源模块与后级放大器的输入端连接，所述第一级放大器为双极型晶体管，所述电流源模块包括上置电流源模块和下置电流源模块，所述上置电流源模块分别与双极晶体管的集电极和第二级放大器的输入端连接，所述下置电流源模块与双极型晶体管的发射极连接。
由于输入放大器的输入信号可能比较小，也有可能不在理想的共模电压电附近，因此，需要对双极型晶体管的基极电压进行钳位使输入信号可以稳定在理想的电压点附近，确保双极型晶体管能稳定的正常工作，从而稳定的反馈输入信号的大小。
本实施例是基于CMOS晶体管为后级放大器的组合放大器，通过后级放大器即第二级放大器实现输入信号的最后放大，并提供一定的驱动能力，确保后级单元能够正常接收。
可选的，本实施例所述的双极型晶体管为NPN型晶体管，其包括第一双极型晶体管Q1和第二双极型晶体管Q2，所述上置电流源模块包括第一上置电流源模块I3和第二上置电流源模块I4，所述下置电流源模块包括第一下置电流源模块I1和第二下置电流源模块I2。
对放大器的两路输入，可以使用一定数量的双极型晶体管作为第一级放大器，接收来自输入端INN和INP的输入差分信号，也可以接收单端信号。
可选的，上置电流源模块包括NMOS晶体管，下置电流源模块包括PMOS晶体管，所述NMOS晶体管的一端与输入电压接口连接，另一端分别与双极型晶体管的集电极和第二级放大器的输入端连接，所述PMOS晶体管的一端与双极型晶体管的发射极连接，另一端接地。NMOS晶体管和PMOS晶体管将偏置模块输入的偏置电压转化为偏置电流来对支路电流产生部分偏置，其中，产生偏置电压的偏置模块产生三种不同的偏置电压，包括：(1)下置电流源模块的NMOS晶体管需要的偏置电压；(2)上置电流源模块的NMOS晶体管需要的偏置电压；(3)双极型晶体管作为第二级放大器的输入端需要的偏置电压，该偏置电压可以控制双极型晶体管的输入共模点。
为满足需要的参数功能，第二级放大器固定设置为闭环9倍差分增益。由于放大器固定在闭环工作的方式，减少了至少4个端口，闭环工作的方式可以简化芯片的PCB板的设计。
Claims (5)
1.组合放大器，包括第一级放大器、第二级放大器和电流源模块，所述第二级放大器为CMOS晶体管，所述电流源模块与后级放大器的输入端连接，其特征在于，所述第一级放大器为双极型晶体管，所述电流源模块包括上置电流源模块和下置电流源模块，所述上置电流源模块分别与双极晶体管的集电极和第二级放大器的输入端连接，所述下置电流源模块与双极型晶体管的发射极连接。
2.如权利要求1所述的组合放大器，其特征在于，所述上置电流源模块包括NMOS晶体管，所述下置电流源模块包括PMOS晶体管，所述NMOS晶体管的一端与输入电压接口连接，另一端分别与双极型晶体管的集电极和第二级放大器的输入端连接，所述PMOS晶体管的一端与双极型晶体管的发射极连接，另一端接地。
3.如权利要求1所述的组合放大器，其特征在于，所述双极型晶体管包括第一双极型晶体管和第二双极型晶体管，所述上置电流源模块包括第一上置电流源模块和第二上置电流源模块，所述下置电流源模块包括第一下置电流源模块和第二下置电流源模块。
4.如权利要求1所述的组合放大器，其特征在于，所述第二级放大器固定设置为闭环9倍差分增益。
5.如权利要求1所述的组合放大器，其特征在于，所述双极型晶体管为NPN型晶体管。
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| CN103715999A (zh) * | 2012-10-04 | 2014-04-09 | 美国亚德诺半导体公司 | 失调电流微调电路 |
| CN104348432A (zh) * | 2013-08-09 | 2015-02-11 | 成都国腾电子技术股份有限公司 | 一种差分输出增益相位高度平衡且稳健的单转双低噪声放大器 |
| CN107017292A (zh) * | 2015-12-10 | 2017-08-04 | 格罗方德半导体公司 | 具有不同基极外形的异质接面双极晶体管的整合 |
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2018
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