可变增益放大器制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种在切换增益的情况下阻抗无变化的可变增益放大器。对于晶体管２与晶体管５、６，通过在高增益时导通晶体管２而在低增益时导通晶体管５、６，由此切换增益，通过使得晶体管２与晶体管５的工作区一致，在高增益、低增益的任意一种情况下，输出负载条件都相同且输出阻抗不产生变化，而且对于输入阻抗，在低增益模式下，使得高增益传送的晶体管２截止，晶体管２２的输入阻抗增高，而电流流过晶体管６，由于晶体管１的集电极为低阻抗，故在高增益、低增益的任意一种情况下输入阻抗不产生变化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高频信号用的可变增益放大器。
技术介绍
图6与图7表示以往的可变增益放大器。在图6所示的可变增益放大器中，将要放大的输入信号RFin通过输入端200施加到发射极接地的晶体管101的基极，由于在高增益状态下通过选择开关201的接点202从偏置电源204向基极接地晶体管102施加偏置电压，故通过负载Z与晶体管102的集电极-发射极从电源205向晶体管101的集电极施加电源电压。206是产生确定晶体管101的工作点的偏置电压的偏置电源。从同负载Z与晶体管102的集电极的接点207连接的输出端208取出信号，该信号仅被放大了由决定流过负载Z的电流的晶体管101其互导gm与负载Z的大小所决定的放大率。在低增益状态下，由于通过选择开关201的接点203侧从偏置电源204向晶体管102施加偏置电压，故晶体管102的集电极-发射极之间截止，基极接地的晶体管103的集电极-发射极之间导通，通过负载Z、电阻104与晶体管103的集电极-发射极从电源205向晶体管101的集电极施加电源电压。与高增益状态的情况相同地，从输出端208处取信号，该信号仅被放大了由决定流过负载Z的电流的晶体管101其互导gm与负载Z的大小所决定的放大率。由电阻104将增益设定为低于高增益状态的低增益。在图7所示的可变增益放大器中，如下述这样进行增益切换。高增益状态与图6的可变增益放大器相同，而低增益状态是通过选择开关201的接点203从偏置电源204向基极接地的晶体管105的基极施加偏置电压，晶体管102的集电极-发射极之间截止，晶体管105使集电极-发射极之间导通，通过晶体管105的集电极-发射极之间从电源205向晶体管101的集电极施加电源电压。通过由晶体管102的集电极-发射极之间截止时的隔离特性所决定的结电容Cj与所述接点207在高频下耦合并在低增益状态下从输出端208取出信号，该信号仅被放大了由决定流过负载Z的电流的晶体管101其互导gm与负载Z的大小所决定的放大率。作为使用该可变增益放大器的电路示例，也能够列举高频接收设备的前端(front end)的前置放大器。如图8所示，在前置放大器A的输入级与输出级上，为了提高选择性而分别连接带通滤波器209，210、211是混频电路。由于设计使得在特定的输入输出阻抗下满足作为目标的传输频率特性，故使用带通滤波器209、210能够根据高频接收设备所使用的电场强度前置放大器A的增益切换为高增益状态与低增益状态。因此，作为前置放大器A无论切换为高增益状态还是低增益状态，要求输入输出阻抗为所述特定的阻抗并且恒定的。然而，对于图6所示的以往的可变增益放大器，通过切换高增益状态与低增益状态，输出阻抗会发生变动。具体地，如图9的史密斯圆图(smith chart)所示，1GHz时的输出阻抗如ZH，ZL那样，在高增益时与低增益时几乎没有变动，而在5GHz时的输出阻抗如ZHH，ZLL那样在高增益时与低增益时产生较大变动。又，在图7所示的以往的可变增益放大器中，通过高增益状态与低增益状态的切换，输入阻抗会产生变动，同时低增益状态的增益由晶体管102截止时的隔离特性决定，而不能够调整增益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种在高增益、低增益的两个状态下阻抗变化较小并且能够自由设定低增益状态的增益的可变增益电路。对于本专利技术第1方面的可变增益放大器，在第1晶体管的输出电路与负载之间设置第2晶体管的输出电路，放大作为第1晶体管的输入的输入信号，从所述负载与第2晶体管的接点取出放大信号，使得导通/截止第2晶体管以切换增益，其特点在于在于，将衰减手段与第3晶体管的输出电路的串联电路与第2晶体管的输出电路并联连接，在第2晶体管的输出电路与所述负载的串联电路上并联连接第4晶体管的输出电路，同时，设置切换高增益状态与低增益状态的选择手段，构成所述选择手段，以使得在高增益状态下，在截止第3、第4晶体管的同时，导通第2晶体管并从所述接点取出信号，该信号仅被放大了由决定流过负载Z的电流的晶体管101其互导gm与负载Z的大小所决定的放大率，在低增益状态下，在截止第2晶体管的同时，导通第3、4晶体管并从所述接点取出信号，该信号仅被放大了由决定流过负载Z的电流的晶体管101其互导gm与负载Z的大小所决定的放大率。本专利技术第2方面的可变增益放大器是在上述第1方面的可变增益放大器中，由电阻或电阻与电容的并联电路构成衰减手段。本专利技术第3方面的可变增益放大器是在上述第1方面的可变增益放大器中，由场效应晶体管构成衰减手段。在本专利技术第4方面的可变增益放大器中，在第1晶体管的输出电路与负载之间设置第2晶体管的输出电路，放大作为第1晶体管的输入的输入信号，从所述负载与第2晶体管的接点取出放大信号，使得导通/截止第2晶体管以切换增益，其特点在于，将衰减手段与第3晶体管的输出电路的串联电路与第2晶体管的输出电路并联连接，在第2晶体管的输出电路与所述负载的串联电路上并联连接第4晶体管的输出电路，同时，设置切换高增益状态中增益状态与低增益状态的选择手段，在构造上，使得在高增益状态下，在截止第3、第4、第5晶体管的同时，导通第2晶体管并从所述接点取出信号，该信号仅被放大了由决定流过负载Z的电流的晶体管101其互导gm与负载Z的大小所决定的放大率，使得在中增益的状态下，在截止第2、第5晶体管的同时，导通第3、第4晶体管并从所述接点取出由第1晶体管放大的信号，使得在低增益状态下，在截止第2、3晶体管的同时，导通第4、5晶体管并从所述接点取出信号，该信号仅被放大了由决定流过负载Z的电流的晶体管101其互导gm与负载Z的大小所决定的放大率。本专利技术第5方面的可变增益放大器是在上述第4方面的可变增益放大器中，由输出电路相互并联连接的第1、第2旁路晶体管构成将输出电路同第2晶体管的输出电路与所述负载的串联电路并联连接的第4晶体管，并且，通过电阻向第1旁路晶体管的输入电路施加第3晶体管的输入电路的偏置电压，在第2旁路晶体管的输入电路上连接第5晶体管的输入电路。附图说明图1是表示本专利技术的(实施形态1)的可变增益放大器的结构图。图2是表示该实施形态的偏置电路的结构图。图3是本专利技术的(实施形态2)的可变增益放大器的结构图。图4是本专利技术实施形态3的可变增益放大器的结构图。图5是本专利技术实施形态4的可变增益放大器的结构图。图6是第1以往示例的可变增益放大器的结构图。图7是第2以往示例的可变增益放大器的结构图。图8是表示可变增益放大器的使用示例的框图。图9是表示第1以往示例的频率特性的史密斯圆图。最佳实施形态以下参照图1～图5对于本专利技术的各实施形态进行说明。实施形态1图1与图2表示本专利技术实施形态1的可变增益放大器。如图1所示，将要放大的输入信号RFin施加到输入端200，从输出端208取出放大后的信号。通过选择手段SL切换为高增益状态与低增益状态。将输入到输入端200的输入信号RFin施加到第1晶体管1的基极。在第1晶体管1的基极上通过第1偏置电路7从偏置电源206施加决定工作点的偏置电压。在第1晶体管1的输出电路(C-E)与负载Z之间设有第2晶体管2的输出电路(C-E)，将第2晶体管2的基极通过第2偏置电路8与选择手段SL的公共接点212连接。在第2晶体管2的集电极-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变增益放大器，在第１晶体管（１）的输出电路（Ｃ－Ｅ）与负载（Ｚ）之间设置第２晶体管（２）的输出电路（Ｃ－Ｅ），放大作为第１晶体管（１）的输入的输入信号（ＲＦｉｎ），从所述负载（Ｚ）与第２晶体管（２）的接点（２０７）取出放大信号，使第２晶体管（２）导通／截止以切换增益，其特征在于， 在第２晶体管（２）的输出电路上并联连接衰减手段（３）与第３晶体管（５）的输出电路的串联电路， 在第２晶体管（２）的输出电路（Ｃ－Ｅ）与所述负载（Ｚ）的串联电路上并联连接第４晶体管（６）的输出电路，同时， 设置切换高增益状态与低增益状态的选择手段（ＳＬ）， 构成所述选择手段（ＳＬ），以使得在高增益状态下，在使第３、第４晶体管（５、６）截止的同时，使第２晶体管（２）导通，并从所述接点（２０７）取出信号，该信号仅被放大了由决定流过负载Ｚ的电流的晶体管１０１其互导ｇｍ与负载Ｚ的大小所决定的放大率，在低增益状态下，在使第２晶体管（２）的截止的同时，使第３、４晶体管（５、６）导通，并从所述接点（２０７）取出信号，该信号仅被放大了由决定流过负载Ｚ的电流的晶体管１０１其互导ｇｍ与负载Ｚ的大小所决定的放大率。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田边充，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]