【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路领域，特别涉及一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器。
技术介绍
1、限幅放大器是数字传输系统中常用的放大器，其能够去除过高或过低的电压信号，保护电路不因为太高或太低的电压，造成电路工作不正常。图1为一种典型限幅放大器结构，其本质上是一个电阻作为负载的差分对，当输入信号幅度较小时，可以近似为一个线性放大器，输出跟随输入线性变化，此时负载电阻rd1下端和负载电阻rd2下端间的输出电压可表示为：vod＝avid(式1)；当输入信号达到某一电平时，输出将不随输入信号的增加而变化，而维持在一定值上，即处于限幅工作状态。单级限幅放大器的输入输出关系曲线如图2，其增益为a，限幅时输出幅度为aek。
2、在对数放大器、鉴频器、鉴相器等特殊应用中，为满足大动态范围、高灵敏度等应用需求，需将限幅放大器级联使用，使输入信号进行高增益放大。但是级联使用限幅放大器后，后级限幅放大器的寄生电容对前级r-c常数产生影响，限制了限幅放大器带宽，以图3所示的一种两级限幅放大器结构进行说明。在级联前，限幅放大器1的带宽受晶体管ce结电容cce2(晶体管q2的发射极-集电极电容)和输出负载电阻rd2影响，产生极点影响带宽，此时在式1中加入频率响应项，负载电阻rd1下端和负载电阻rd2下端间的输出电压可表示为：其中s表示拉普拉斯变换中复变量s＝j2πf，j为单位虚数，f为频率，rd表示限幅放大器的负载电阻；同样的，在级联前，限幅放大器1的-3db带宽可表示为：在级联后，限幅放大器2中晶体管q3的集电极-基极电容cbc3和发射极-基极电
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器，包括第一放大单元、第二放大单元和缓冲单元；其中，第一放大单元连接第二放大单元，第二放大单元连接缓冲单元。
2、进一步的，第一放大单元包括npn管q9、npn管q10、npn管q11、npn管q12、电阻r1、电阻r2、电流源i1，其中：
3、npn管q9的基极作为同相输入端in+，npn管q9的发射极连接电流源i1的上端，npn管q9的集电极连接电阻r1的下端；
4、npn管q10的基极作为同相输入端in-，npn管q10的发射极连接电流源i1的上端，npn管q10的集电极连接电阻r2的下端；
5、npn管q11的基极连接第二放大单元，npn管q11的发射极连接电阻r1的上端，npn管q11的集电极连接正电源vcc；
6、npn管q12的基极连接第二放大单元，npn管q12的发射极连接电阻r2的上端，npn管q12的集电极连接正电源vcc；
7、电流源i1的下端接地，npn管q9的集电极和npn管q10的集电极还与第二放大单元连接。
8、进一步的，第二放大单元包括npn管q5、npn管q6、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电流源i2，其中：
9、npn管q5的基极连接npn管q9的集电极，npn管q5的发射极连接电阻r7的上端，npn管q5的集电极连接电阻r5的下端；
10、npn管q6的基极连接npn管q10的集电极，npn管q6的发射极连接电阻r8的上端，npn管q6的集电极连接电阻r6的下端；
11、电阻r7的下端和电阻r8的下端均与电流源i2的上端连接电流源i2的下端接地；
12、电阻r5的上端与npn管q11的基极、电阻r3的下端相连接；电阻r6的上端与npn管q12的基极、电阻r4的下端相连接；电阻r3的上端和电阻r4的上端均连接正电源vcc；
13、npn管q5的集电极和npn管q6的集电极还与缓冲单元相连接。
14、进一步的，缓冲单元包括npn管q7、npn管q8、电阻r9、电阻r10、电流源i3、电流源i4，其中：
15、npn管q7的基极连接npn管q5的集电极；npn管q7的发射极连接电阻r9的上端，且从该连接点引申出同相输出端out+；npn管q7的集电极连接正电源vcc；
16、npn管q8的基极连接npn管q6的集电极；npn管q8的发射极连接电阻r10的上端，且从该连接点引申出同相输出端out-；npn管q8的集电极连接正电源vcc；
17、电阻r9的下端连接电流源i3的上端，电流源i3的下端接地；电阻r10的下端连接电流源i4，电流源i4的下端接地。
18、进一步的，采用多个带宽限幅放大器进行级联时，带宽限幅放大器的传递函数a(s)表示为：
19、
20、其中，a1(s)表示第一放大单元的传递函数，a2(s)表示第二放大单元的传递函数，a3(s)表示缓冲单元的传递函数；a1表示第一放大单元的增益，a2表示第二放大单元的增益，cout1表示第一放大单元的输出电容，cout2表示第二放大单元的输出电容，cout3表示缓冲单元的输出电容；r*out1表示第一放大单元的输出电阻，rout2表示第二放大单元的输出电阻，rout3表示缓冲单元的输出电阻；τ1表示第一放大单元的输出参数，τ2表示第二放大单元的输出参数，τ3表示缓冲单元的输出参数。
21、进一步的，
22、
23、τ2＝cout2·rout2＝(cce5+cbc7+cbe7)(r3+r5)
24、
25、其中，cbc5表示npn管q5的集电极-基极电容，r1表示电阻r1的阻值，r7表示电阻r7的阻值，gm5为npn管q5的跨导，gm11为npn管q11的跨导，cce5表示npn管q5的发射极-集电极电容，cbc7表示npn管q7的集电极-基极电容，cbe7表示npn管q7的发射极-基极电容，r3表示电阻r3的阻值，r5表示电阻r5的阻值，cbc9表示npn管q9的集电极-基极电容，gm7为npn管q7的跨导。
26、本专利技术的有益效果：
27、本专利技术将单级限幅放大器拆分为两级放大单元，在总增益不变的情况下，降低了单级增益，提高单级带宽，级联后总带宽有提高的作用；同时由于第二放大单元的增益降低，也降低了密勒效应对晶体管q5的cb结电容放大倍数，提高第一放大单元带宽。...
【技术保护点】
1.一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器，其特征在于，包括第一放大单元、第二放大单元和缓冲单元；其中，第一放大单元连接第二放大单元，第二放大单元连接缓冲单元。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器，其特征在于，第一放大单元包括NPN管Q9、NPN管Q10、NPN管Q11、NPN管Q12、电阻R1、电阻R2、电流源I1，其中：
3.根据权利要求2所述的一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器，其特征在于，第二放大单元包括NPN管Q5、NPN管Q6、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电流源I2，其中：
4.根据权利要求3所述的一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器，其特征在于，缓冲单元包括NPN管Q7、NPN管Q8、电阻R9、电阻R10、电流源I3、电流源I4，其中：
5.根据权利要求1所述的一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器，其特征在于，采用多个带宽限幅放大器进行级联时，带宽限幅放大器的传递函数A(s)表示为：
6.根据权利要求5所述的一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器，其特
...【技术特征摘要】
1.一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器，其特征在于，包括第一放大单元、第二放大单元和缓冲单元；其中，第一放大单元连接第二放大单元，第二放大单元连接缓冲单元。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器，其特征在于，第一放大单元包括npn管q9、npn管q10、npn管q11、npn管q12、电阻r1、电阻r2、电流源i1，其中：
3.根据权利要求2所述的一种适用于高增益级联的带宽限幅放大器，其特征在于，第二放大单元包括npn管q5、npn管q6、电阻r3...
【专利技术属性】
技术研发人员：周远杰，黄治华，夏珂，谭华勇，黄晓宗，王国强，何峥嵘，卢梦晨，王成鹤，范国亮，杨阳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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