[发明专利]差分输出级

说明书

技术领域

本发明涉及差分输出级。

背景技术

差分放大器用在多种应用中，例如，用在卫星接收机中。

卫星以Ku或Ka波段发射信号。Ku波段范围为12.2～12.7GHz，Ka波段范围为18.3～18.8和19.7～20.2GHz。卫星碟形接收机电子元件由其后跟随低噪声模块(LNB)的低噪声放大器(LNA)构成。LNB包括混频器、滤波器和放大器(也已知为增益模块)。LNB的混频器以在从250MHz至750MHz的波段内的中频(IF)输送信号。在滤波之后，仍然单端信号输入至增益模块。增益模块的输出到达模数转换器(ADC)，在模数转换器之后在数字域中进行信道的频移和合并。为了改善信噪比，ADC对差分信号操作。因此，具有差分输出的增益模块IC相对于采用单端输出的增益模块的当前实践来说是有利特征，单端输出的增益模块具有外部分立平衡-不平衡转换器形成用于ADC的差分信号。

已知的差分输出级存在的问题在于，它们需要高的驱动信号和具有不充分的线性。

发明内容

本发明的目标是提供特性改善的差分输出级。

根据本发明的差分输出级包括用于接收第一输入信号的第一输入端和用于接收第二输入信号的第二输入端。第一输入信号和第二输入信号一起形成差分输入信号。该差分输出级还包括用于提供第一输出信号的第一输出端和用于提供第二输出信号的第二输出端。第一输出信号和第二输出信号一起形成差分输出信号。该差分输出级还包括各自连接至第一输出端的第一电压缓冲器和第一受控电流源。第一电压缓冲器由与第一输入信号同相的信号驱动。第一受控电流源由与第二输入信号同相的信号驱动。该差分输出级还包括各自连接至第二输出端的第二电压缓冲器和第二受控电流源。第二电压缓冲器由与第二输入信号同相的信号驱动。第二受控电流源由与第一输入信号同相的信号驱动。

第一输出端连接至电压缓冲器和受控电流源二者。电压缓冲器由与驱动受控电流源反相的信号驱动。结果，这两个元件可以彼此补偿，因此给出更好的特性。输出级因此具有有利的推挽式输出级拓扑，其具有从驱动输出级的级到差分推挽式输出级的交叉耦合连接。

差分输出级例如用在所谓的增益模块中。具体地，它允许增益模块IC具有有利的规格，如低电压(2.5V±10％)高增益(～37dB)、高线性(～17dBm OIP3)和良好的输出匹配(回波损耗＞10dB)。

差分(RF)输出级用作具有至与负载匹配的电源阻抗的电压源。它既不是理想的电压源也不是理想的电流源，但可以被认为是负载阻抗匹配源。

在实施例中，第一电压缓冲器通过第一阻抗连接至第一输出端，第二电压缓冲器通过第二阻抗连接至第二输出端。这种阻抗保证输出端与负载阻抗(例如，50Ohm)的匹配。

通过该阻抗的电流即使在输出级输送相同的增益时也可以被减小。当第一输入信号升高时，第二输入信号降低，因为它们来自同一差分信号。第一电压缓冲器以缓冲形式将第一信号传输至其输出端；具体地，其输出在第一信号增加时增加。原则上，电压的增加要求通过负载的电流增加。这种所需要的负载电流不是由电压缓冲器输送的，而是由受控电流源输送的。由于这导致没有电流通过匹配阻抗，因此没有相关联的增益损失。通过匹配阻抗的RF电流将引起增益损失。输出级可以采用减小的输入信号，减小的输入信号又可以具有更好的线性和更低的能源消费。

如果Vp降低而不是增加，反过来同样如此。对于第二阻抗同样如此。

本发明因此克服由输出阻抗匹配引起的增益损失。本发明使得由幅值/相位失配引起的共模抑制或泄漏减少，并且适合低电压或更低电压操作，而不以线性作为妥协。

通过采用差分输出级作为放大器的末级，不需要任何昂贵的平衡-不平衡转换器。

电压缓冲放大器用来将电压从具有高的输出阻抗水平的第一电路传输至具有低的输入阻抗水平的第二电路。来自第一电路的电压称为电压缓冲器的输入或用于驱动电压缓冲器，第二电路上的电压作为输出。缓冲放大器防止第二电路以不可接受的方式加载第一电路。电压缓冲器有时也称为电压跟随器，因为输出电压跟随或追随输入电压。

通过受控电流源的电流由某个其它电压确定，所述其它电压称为受控电流源的输入或驱动受控电流源。

在实施例中，驱动第一电压缓冲器的与第一输入信号同相的信号等于驱动第二受控电流源的与第一输入信号同相的信号，和/或(优选地，和)驱动第二电压缓冲器的与第二输入信号同相的信号等于驱动第一受控电流源的与第二输入信号同相的信号。