[发明专利]一种单端输入的伪差分超宽带晶体管放大器

说明书

本发明公开一种单端输入的伪差分超宽带晶体管放大器，包括一路差分共发射极结构放大器(1)、一路差分共基极结构放大器(2)，差分共发射极放大器的接地输入端(3)、差分共基极放大器的接地输入端(4)直接接地、两路放大器的同相输入端(7)相连接、两路放大器的同相输出端(5)相连接、两路放大器的反相输出端(6)相连接；差分共基极放大器基级(b)接共模电阻R_b(11)、差分共射极放大器射级(e)接共模电阻R_e(13)。本发明通过将差分输入端中的一个接地，并使用共模电阻抑制共模信号，避免了传统伪差分结构共模抑制特性差、且需要旁路和隔直电容导致带宽降低的问题，具有从直流到射频的超宽带输入匹配与放大特性。

技术领域

本发明涉及一种新型单端输入的伪差分超宽带晶体管放大器结构，具体说是一种采用半导体集成电路工艺制作、使用晶体管进行射频信号放大的放大器结构，以实现从直流到射频的超宽带信号放大与输入匹配。

背景技术

超宽带射频放大器是射频测量仪器、超宽带通信系统的核心模块之一，其性能直接影响射频仪器设备的工作性能以及超宽带通信系统的通信速度。随着无线电技术的进一步发展，目前的射频技术覆盖的频段频段内越来越宽，已经从低频段，覆盖到毫米波频段，并正在向太赫兹频段演进，得对超宽带射频测量仪器的带宽要求越来越高，从而对超宽带放大器的需求越来越高。

但随着可用频谱不断增加，在复杂的射频测量仪器中，普通宽带放大器已经不能达到仪器带宽的需求，为了能够实现超宽带的测量范围，往往需要数个宽带放大器在不同频段进行放大，或使用不同设备在不同频段进行测量，这也将导致测量结果的不连续性。另一方面，由于针对不同频段所需要的放大器数量越来越多，也带来成本和功耗的大量增加。因此，高性能超宽带射频放大器的设计成为高性能超宽带测量仪器设备的一个难点。

传统超宽带放大器通常采用行波放大器结构或共基(栅)放大器结构。但对于行波放大器而言，由于需要使用大量晶体管进行单级放大，这将导致功耗的增大和效率的降低，同时通常也无法提供例如直流DC到200GHz范围或更大带宽的超宽带放大性能。而对于共基(栅)放大器结构放大器而言，尽管该结构可以在低频出提供较好的输入匹配，但由于晶体管物理特性和寄生参数的影响，仍然无法在超高的频段范围内，提供优异的输入匹配性能。同时，为了保证正常工作，传统的射频放大器往往也需要许多的旁路电容和隔直电容，这也导致传统射频放大器难以在低频处使用。

因此，需要发明一种能够实现从直流到射频超宽带放大的、不需要使用隔直电容和旁路电容的、同时能够大幅度减弱晶体管寄生参数影响、能补偿晶体管物理特性的晶体管放大器，以应用于各类超宽带射频测量仪器、宽带毫米波和太赫兹系统中。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种单端输入的伪差分超宽带晶体管放大器结构，具体说是一种采用半导体集成电路工艺制作、使用晶体管进行射频信号放大的放大器结构，以实现从直流到射频的超宽带信号放大与输入匹配。

技术方案：本发明的一种单端输入的伪差分超宽带晶体管放大器拓扑结构包括一路差分共发射极结构放大器、一路差分共基极结构放大器，差分共发射极结构放大器的接地输入端、差分共基极结构放大器的接地输入端直接接地，差分共发射极结构放大器的同相输入端和差分共基极结构放大器的同相输入端相连接，差分共发射极结构放大器的同相输出端和差分共基极结构放大器的同相输出端相连接；差分共发射极结构放大器的反相输出端和差分共基极结构放大器的反相输出端相连接；差分共基极结构放大器基极通过共模抑制电阻R_b接偏置电压V_bias,b，差分共发射极结构放大器发射极通过共模抑制电阻R_e接偏置电压V_bias,e；