[实用新型]射频超宽带驱动放大器芯片

说明书

本实用新型公开了一种射频超宽带驱动放大器芯片，包括两个输入电阻、两个反馈电阻以及运算放大器；其中运算放大器包括：三个放大器，包括：一级放大器、二级放大器和三级放大器；两个共模反馈电路，包括：一级共模反馈电路和二级共模反馈电路；其中，所述一级放大器和二级放大器直流耦合，所述三级放大器的输入端与一级放大器的输入端连接，所述三级放大器的输出端与二级放大器的输出端连接，形成前馈结构；本实用新型能够实现很高的带宽和线性度，相比于传统的带补偿电容Cc的两级或三级放大器，更适合用于电阻反馈结构中，能够实现更好的性能。

技术领域

本实用新型属于射频集成电路领域，具体涉及一种工作在射频频段内的超宽带驱动放大器芯片。

背景技术

射频驱动放大器作为一种基础模块，广泛应用于各种射频集成系统中，用于提高信号的传输质量和驱动能力。随着射频技术的不断发展和完善，芯片的工作频率越来越高，射频集成系统的高性能越来越体现在更高频和宽带内，因此对射频驱动电路的要求越来越高，设计难度也相应地增大，所以研究高性能射频驱动放大器芯片具有很大的应用前景和现实意义。

目前比较常见的设计驱动放大器的技术主要有源跟随器结构、共源放大器结构以及电阻负反馈结构等，其中源跟随器结构和电阻负反馈结构因线性度较高、输出电阻较低，而常用于驱动模拟小信号、低阻值负载以及电容负载等，而共源放大器常用于驱动大功率信号和满摆幅大信号。而共源放大器结构在高频时，由于自身寄生电容的存在，导致带宽很难提高，并且寄生电容会恶化驱动电路的线性度。因此，本技术主要研究电阻反馈结构的驱动电路。

在电阻反馈放大器结构中，主要由运算放大器A1、输入电阻R1以及反馈电阻R2构成，反馈环路的带宽主要由放大器A1的增益带宽积(GBW)和输入电阻R1与反馈电阻R2的比值决定，电阻比值越高，电路输出的带宽越小，因此，为提高电阻反馈放大器的带宽，一方面可以提高运算放大器的GBW，进而运算放大器的功耗在所难免就会较大，也可以采用Bicmos工艺设计运算放大器，相较于CMOS工艺，也会有利于提高GBW，另一方面就是减小电阻比值则反馈放大器工作增益较低，放大信号的能力有限。

驱动放大器的线性度应该优于前级电路的线性度，否则驱动电路的非线性会恶化输出信号的线性度，如果用作单独的驱动芯片，线性度应该远高于前级电路的线性度，才能满足应用需求。有相关文献指出，电阻负反馈结构的线性度主要取决于两个方面，一个是运算放大器在反馈结构中的频率增益，在低频时，放大器增益较高，反馈环路增益较大，反馈深度较深，线性度较好，然而随着频率升高，超过放大器增益的-3dB带宽，则放大器的增益下降越来越快，反馈环路增益也相应地下降，线性度变差，因此，提高电阻反馈电路线性度的思路是提高放大器低频增益，并且在保证相位欲度充足的情况下，提高放大器的-3dB带宽，则GBW也相应提高。另一个方面是运算放大器自身的线性度，当放大器自身的线性度较高，提供的非线性项的系数就会较小，反馈环路的线性度就较高，一般对线性度起决定性作用的是输出级，可能是运算放大器的第二级或第三级，因此，对输出级放大器的非线性优化也是需要解决的技术难点。

驱动放大器的噪声系数对系统性能的影响不一定重要，因为驱动放大器经常处于系统的输出级，而且前级增益较高，那么驱动放大器的噪声就不会对系统有太大影响，可如果驱动放大器处于系统的前级，比如驱动模数转换电路(ADC)，那么，驱动放大器的噪声系数就会对ADC的信噪比、动态范围等性能有较大的影响。因此，驱动放大器的噪声应尽量小。对于电阻反馈放大器结构，输入电阻和反馈电阻的大小起主要决定作用，一般随着带宽的确定，反馈电阻的大小随之决定，由于反馈电路增益的要求或者限制，输入电阻的取值也就随之而定，因此噪声水平也就根据系统的设计而定；另一个主要的噪声贡献来自于运算放大器，而运算放大器的输入级或第一级决定了放大器的噪声水平，因此，降低放大器输入级的噪声系数，增大第一级放大器的增益，有利于减少放大器输出级的噪声贡献。

综上所示，本实用新型采用电阻反馈放大器的结构设计射频高带宽驱动放大器，思路基本明确，需要设计合理的放大器结构实现所需的性能，实现性能的优化和提高。