[发明专利]可调增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及可调增益放大器，尤其适合用于将多个放大器级联起来获得大增益的可调范围的可调增益放大器。

背景技术

通常，在无线电接收机等的无线通信装置中，为调整接收信号的增益，设有自动增益控制(Automatic Gait Control，以下简记为“AGC”)回路。设在高频波段的射频(Radio Frequency，以下简记为“RF”)-AGC回路，调整天线接收到的高频信号(天线输入信号)的增益，将接收信号的强度保持在一定水平上。RF-AGC可以通过控制天线衰减回路的衰减量和低噪声放大器(Low Noise Amplifier，以下简记为“LNA”)等的增益实现。

尤其，在装于车载机或移动电话等移动载体中的无线电调谐器中，为了与移动通信的大范围接收电力强度相对应，期望增大LNA的可调增益范围(动态范围)。比如接收电力强度比较小时，要求获得高增益和低噪声特性。另一方面，接收电力强度比较大时，要求AGC的控制电压与被其控制的增益分贝成线性关系，即要求高线性。

为满足上述两个要求，得到大动态范围，提出了将四个共射-共基(cascode)放大器并联连接，能根据接收电力强度连续切换上述共射-共基放大器使用的可调增益低噪声放大器(例如，参照非专利文献1)。共射-共基放大器本身由于输出基本不会反馈到输入，经常作为LNA使用。

[非专利文献1]夏普技报第88号：2004年4月发行[面向移动设备的地面数字电视1段调谐器](图3-图5)

在该非专利文献1记载的可调增益低噪声放大器中，采用通过控制流入四个共射-共基放大器的基极电流I1，I2，I3，I4，连续切换放大器的回路形式。具体地说，随着控制电压上升，流入共射-共基放大器的基极电流I4→I3→I2→I1以适当的比例连续变化的同时，同一时刻流入的总电流始终保持为一恒定值。

如非专利文献1中图4所示，在控制电压小于0.8V的区域，仅有基极电流I4流动，只有一个共射-共基放大器动作。另一方面，在控制电压大于或等于0.8V小于1.2V的区域，两处的基极电流I4和I3以适当的比例流动，两个共射-共基放大器动作。并且，该动作的两个共射-共基放大器的输出电流利用阻抗负载被变换成电压，各电压经过叠加作为放大信号输出。

上述非专利文献1中的可调增益低噪声放大器采用双极型互补金属氧化物半导体(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor，以下简记为“BI-CMOS”)工艺。若使用该BI-CMOS工艺，电压增益20dB左右，噪声指数3dB左右的低噪声放大器用一级共射-共基放大器可以实现。另外，因为共射-共基放大器的输出为阻抗负载，通过级联多个共射-共基放大器的输出点，可以叠加各共射-共基放大器的输出电压。

与此相反，为了与最近的晶体管高速化，小型化，低耗电化的要求相对应，期望通过CMOS工艺由微细化半导体构成与非专利文献1的放大器相同性能或更好性能的可调增益放大器。这种场合，采用一级共射-共基放大器实现电压增益20dB以上，噪声指数3dB以下的低噪声放大器是非常困难的。因此，采用将多个共射-共基放大器多段级联的方法。

然而，如非专利文献1那样采用一般阻抗负载的共射-共基放大器的场合，在CMOS工艺中减小噪声指数(NF)是非常困难的，由于不能获得所希望的NF，存在接收灵敏度恶化问题。于是，采用去噪型共射-共基放大器，代替一般的共射-共基放大器，即使在CMOS工艺中也可能减小NF。

但是，使用去噪型共射-共基放大器的场合，因其输出段为源极跟随器(source follower)形式，不能如阻抗负载的共射-共基放大器那样将各共射-共基放大器的输出信号在输出段进行叠加。因此，仅仅将CMOS工艺构成的多个共射-共基放大器单纯地并联连接控制电流的话，并不能在保证良好的NF的同时确保大动态范围。

于是，本申请人发明并申请了以在CMOS工艺中确保大动态范围，且满足良好的噪声指数为目的的可调增益放大器(参照例如专利文献1)。该专利文献1中记载的发明包括多个初级放大器，次级放大器，及可变电流源。所述次级放大器与多个初级放大器后段连接，所述可变电流源控制流过多个初级放大器的控制电流，使得同时流过的控制电流的总和为一定。

[专利文献1]日本专利申请2007-163695号

但是，专利文献1中记载的发明，除了并联连接的初级放大器以外，还需要次级放大器。因此，存在由于次级放大器导致总消耗电流增大的问题。