[发明专利]一种0.1～5GHz超宽带CMOS功率放大器

摘要

本发明公开了一种0.1～5GHz CMOS超宽带功率放大器，包括输入匹配电路、超宽带驱动级放大电路，超宽带功率放大电路和输出隔直电路，第一级超宽带驱动级用于实现前级增益并保证整个电路的超宽带输入匹配；超宽带驱动功率级用于保证整个电路较大的功率输出和良好的宽带输出匹配特性。本发明采用双级堆叠结构结合补偿电容电路，芯片面积小，带宽宽。整个电路中，采用器件的参数大小可以综合整个电路增益、带宽和输出功率等各项指标后决定，从而实现在0.1～5GHz高增益及平坦度、高线性度和较大的驱动功率。

主权项

一种0.1～5GHz超宽带CMOS功率放大器，其特征在于，包括输入匹配电路、超宽带驱动级放大电路、超宽带功率放大电路和输出隔直电路，所述超宽带驱动级放大电路和超宽带功率放大电路均为有源二端口放大网络；所述输入匹配电路由输入端片外隔直电容、匹配电阻、反馈电阻和隔直耦合电容构成；所述输出隔直电路由隔直耦合电容构成；所述超宽带驱动级放大电路用于实现放大器的超宽带驱动功率增益，以保证放大器的超宽带S11参数匹配；所述超宽带驱动级放大电路包括四个NMOS管，一个电流偏置电路和输入片外隔直电容；四个NMOS晶体管按照源极连接漏极的方式顺次串接，四个NMOS晶体管的栅极偏置采用五个电阻构成的多级电阻分压式结构，每个NMOS晶体管的栅极连接到相应的电阻分压节点上，最下方的NMOS晶体管的栅极作为交流信号输入，最上方的NMOS晶体管的漏极作为交流信号输出；输入NMOS晶体管的输入电路采取串联匹配电阻和电容的方式进行匹配，同时采用一个反馈电阻将输入NMOS晶体管的串联匹配电阻和电容间的节点与输出晶体管的漏极相连接；输出晶体管的漏极接片外大电感，电感另一端接电源VDD；超宽带驱动放大器，除最下方的输入NMOS晶体管外，其余三个NMOS晶体管的栅极偏置节点均分别连接一栅极补偿电容，补偿电容另一端接地；除最下方的输入NMOS晶体管外，其余三个NMOS晶体管的漏极和源极间均分别连接一漏源补偿电容；所述超宽带功率放大电路包括四个NMOS管，一个电流偏置电路和输入片外隔直电容；四个NMOS晶体管按照源极连接漏极的方式顺次串接，四个NMOS晶体管的栅极偏置采用五个电阻构成的多级电阻分压式结构，每个NMOS晶体管的栅极连接到相应的电阻分压节点上，最下方的NMOS晶体管的栅极作为交流信号输入，最上方的NMOS晶体管的漏极作为交流信号输出；输入NMOS晶体管的输入电路采取串联匹配电阻和电容的方式进行匹配，同时采用一个反馈电阻将输入NMOS晶体管的串联匹配电阻和电容间的节点与输出晶体管的漏极相连接；输出晶体管的漏极接片外大电感，电感另一端接电源VDD；超宽带功率放大电路，除最下方的输入NMOS晶体管外，其余三个NMOS晶体管的栅极偏置节点均分别连接一栅极补偿电容，补偿电容另一端接地；除最下方的输入NMOS晶体管外，其余三个NMOS晶体管的漏极和源极间均分别连接一漏源补偿电容；所述超宽带功率放大电路中采用先接隔直耦合电容后接匹配电阻形成超宽带输入电路匹配结构；所述超宽带驱动级放大电路和所述超宽带功率放大电路的漏极电压分别通过两个片外电感L1和L2连接直流偏压VDD，电感至少为100nH。