[发明专利]GaAs HBT超高速2分频器

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，特别涉及一种GaAs异质结双极晶体管HBT超高速分频器，可用于集成电路设计及信号处理。

背景技术

分频器是一种能够把输入的高频信号经过处理输出低频率的信号装置，广泛应用于通信设备中。通常，使用触发器电路或锁存器电路来实现分频器。分频器作为锁相环的重要组成部分，其工作的速度直接决定了锁相环的应用范围，高速通信是信息时代发展的必然趋势。因此，提高分频器的工作速度势在必行。

目前的分频器主要分为普通分频器和高速分频器两类。普通分频器内的各模块是通过单端信号进行传输，信号传输较慢；高速分频器内各模块间则通过差分信号进行传输，信号传输快。在现代通信电路中由于需要适合差分信号的直接结果，所以分频器通常使用差分信号。

GaAs HBT 2分频器工作速度快，可以有效地提高高频开关性能，可以很好的满足现代超高速通信系统的要求。因为InGaP/GaAs HBT价带偏移大，导带偏移小，电流增益稳定，可靠性高；频率特性主要由外延层决定，对光刻水平要求低，成品率高，器件匹配性好；不含Al，不存在深能级复合中心，因而改善了器件的增益与1/f噪声特性；采用半导体绝缘衬底拥有更好的A-D隔离，偏置方便等优点。因此GaAs HBT适合中规模超高速混合信号集成电路。

现代2分频器如图1所示，它是窄带的基于超谐波注入锁定，该电路是通过注入一个振荡电路一个比较强的二倍频信号，从而牵引振荡器并使之锁定到注入信号的1/2频率。这类电路工作频率范围比较窄，比较低，不能满足超高频电路的要求。

发明内容

本发明的目的在于避免上述已有技术的不足，推出一种GaAs HBT超高速2分频器，以展宽电路工作频率范围，提高工作频率，满足超高频电路的要求。

实现本发明目的技术方案是结合InGaP/GaAs HBT和电流模逻辑CML电路两者的特点，用HBT基于CML结构组成2分频器。整个2分频器包括：分频器核心部件和偏置电路，其中分频器核心部件采用GaAs HBT和CML结构，以提高工作频率及电路的稳定性；分频器核心部件的输入端连接有输入缓冲器，输出端连接有输出缓冲器，以提高驱动能力，实现电平转换和阻抗的匹配。

所述的偏置电路包括4个GaAs异质结双极晶体管Q4₁～Q4₄，Q4₁和Q4₂分别与Q4₃和Q4₄连接，共同构成Bata-help电流镜结构；该偏置电路分别与分频器核心部件、输入缓冲器和输出缓冲器连接，为其提供偏置电压。

所述的输入缓冲器，包括9个GaAs异质结双极晶体管Q1₁～Q1₉，Q1₁与Q1₂构成差分电路，Q1₃与Q1₅构成第一射极跟随器，Q1₄与Q1₆构成第二射极跟随器；该第一射极跟随器与Q1₁的集电极连接，该第二射极跟随器与Q1₂的集电极连接；Q1₇～Q1₉分别与差分电路的发射极和第一、第二射极跟随器连接。

所述的输出缓冲器，包括7个GaAs异质结双极晶体管Q3₁～Q3₇，Q3₃与Q3₄构成差分电路，Q3₁和Q3₂分别与Q3₃和Q3₄连接，Q3₅～Q3₇分别与Q3₁、差分电路和Q3₂连接。

所述的分频器核心部件，采用由电流模逻辑电路CML构成的T-type触发器，该触发器采用主要由14个GaAs异质结双极晶体管Q2₁～Q2₁₄组成的主从结构，其中，由Q2₁～Q2₇构成主结构，由Q2₈～Q2₁₄构成从结构；该分频器核心部件与输入缓冲器和输出缓冲器之间，通过双端差分输入双端差分输出相连接。