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(多图) 可变增益的功率放大器单片微波集成电路

/?? 2014年06月16日 ?? 收藏0

1 增益控制电路的设计原理

增益控制电路的作用是通过改变控制电压,达到改变放大器增益的目的。增益控制电路在放大器中的位置至关重要,若放置于放大器的末级,会由于自身的损耗而影响输出功率,放置于中间,会使放大器的中间级因无法将末级推饱和,从而影响效率。通过以上分析,将增益控制电路放置于放大器的第一级。

增益控制电路的原理如图1所示,由两个场效应晶体管(field effect transistor,FET)组成,FET1的漏极与FET2的源极连接在一起,射频信号从FET1的栅极输入,从FET2的漏极输出。图1中:Vc为控制电压;Vgs为栅压;Vdd为漏压;V1表示两个FET连接点的电压;Ids为FET1和FET2的漏极到源极的电流,图1中FET1的源极和FET2的漏极连接于同一节点,所以Ids同时流经FET1和FET2。该电路通过改变Vc的电压值来改变增益。

图1 增益控制电路拓扑图
图1 增益控制电路拓扑图

FET工作在饱和区时的跨导gm,Ids与Vgs的关系如图2所示。FET1的栅压Vgs保持不变,则源漏电阻值的变化不会很大,在工作点的阻抗约为10Ω,由欧姆定律可知,V1的电压值由Ids决定。FET2的漏压Vds保持不变,Vc变化时,FET2的栅压相应变化,由图2的曲线可以看出,当栅压变化时,gm会产生变化,FET2的放大倍数则相应改变。同时,FET2的栅压变化时,根据图3,Ids会有较大的变化。根据之前的分析,Ids变化时,V1的值也会相应产生较大的变化,当V1小于1V时,FET1工作在图3中的线性区,增益受漏压影响较大,所以当V1变化时,FET1的放大倍数也会相应变化。这样,FET1和FET2的增益都受Vc的控制,其共同的增益变化量成为功率放大器的增益变化范围。

图2 g<sub>m</sub>,I<sub>ds</sub>与V<sub>gs</sub>的关系曲线
图2 gm,Ids与Vgs的关系曲线

图3 V<sub>ds</sub>,V<sub>gs</sub>与I<sub>ds</sub>的关系曲线
图3 Vds,Vgs与Ids的关系曲线

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