调幅广播用放大电路 【发明领域】
本发明涉及AM(调幅)广播用放大电路，特别适宜于接收AM广播信号的收音机等广播信号输入级所用RF(射频，Radio Frequency)放大器。
技术背景
图1表示以往AM广播信号接收电路的构成。图1a表示调谐电路形式的构成，图1b表示非调谐电路形式的构成。如图1a所示，以往调谐电路的AM广播信号接收电路是由电容器101、电阻102、信号放大用场效应晶体管(Field Effect Transistor)103、调谐电路104及集成电路106所构成。其中由电容器101、电阻102、信号放大用场效应晶体管103及调谐电路104构成射频放大器。
在此，电容器101用于隔断图中未标示的天线所输入的AM广播信号的直流成分，电阻10上用于对信号放大用场效应晶体管103给予适当偏流。信号放大用场效应晶体管103用于放大所输入的AM广播信号，它由结型场效应晶体管(Junction Field Effect Transistor)所构成。
调谐电路104将信号放大用场效应晶体管103所输出的射频信号加以高频放大后输给集成电路106，它由调谐电容器C1及调谐线圈L1、L2所构成。此调谐电路104的一端接在电源Vcc。集成电路106被输入调谐电路104所输出的射频放大信号，并进行包括混频、频率转换等接收AM广播所必需的后级信号处理。
另外，如图1b所示，非调谐电路形式的AM广播接收电路，是由电容器101、电阻102、信号放大用场效应晶体管103、耦合电容器105、集成电路106及线圈107所构成。其中射频放大器是由电容器101、电阻102、信号放大用场效应晶体管103、耦合电容器105及线圈107所构成。
近年，在处理2.4GHz带或5GHz带等高频信号的无线电终端中，随着射频电路的集成化的不断发展，通过CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor)技术已开发出了一种将至今为止以模拟式的单个零件而安装在芯片外的射频电路集成于一个芯片的LSI。同样，在使用76M～90MHz带的FM广播接收机中，通过CMOS技术也开发出了将射频电路集成的LSI。在这些集成于一个芯片的射频电路中，也包含射频放大器。
与此相反，在AM广播接收机中，如图1所示，由于射频放大器使用了结型(双极型)的结型场效应晶体管103，其制造过程不同于CMOS技术，所以AM广播用射频放大器依然被当做单个零件而安装在集成电路106之外。这是考虑到在CMOS半导体内部所发生的闪变噪声(1/f噪声)的影响地缘故。
换言之，由于闪变噪声的噪声电平与频率成反比，所以在处理高频率信号的无线电终端的情况下，即使使用CMOS半导体电路来构成射频放大器，也几乎不会发生闪变噪声。然而在使用530K～1710KHz的中波段，153K～279KHz的长波段等低频率信号的AM广播接收机中，由于其频带还在闪变噪声成分较大的区域内，所以射频放大器不宜由CMOS半导体电路构成。
因此，以往的射频放大器一直采用结型场效应晶体管103。另外也使用，在结型场效应晶体管103上，加装双极型晶体管所构成的射频放大器。然而，这些以往技术无法将射频放大器与其他射频电路等一起集成于同一个芯片中，其结果是造成无法像高频率无线电终端那样，将电路全体小型化的问题。
【发明内容】
本发明就是解决这种问题的，其目的在于不仅可以尽可能抑制闪变噪声的发生，还可以将AM广播用射频放大器与其他电路一起集成于一个芯片上，从而实现整体电路的小型化与低噪声化。
本发明的AM广播用放大电路的特征，在将输入的AM广播信号以场效应晶体管加以放大后输出的AM广播用放大电路中，其场效应晶体管是由P沟道MOS半导体场效应晶体管所构成。
本发明其他形态的特征，为上记P沟道MOS半导体场效应晶体管含有用以放大上记输入的AM广播信号的第一P沟道MOS半导体场效应晶体管与用以对上记第一P沟道MOS半导体场效应晶体管所输出信号加以自动增益控制(Auto Gain Control)的第二P沟道MOS半导体场效应晶体管。
本发明其他形态的特征，为将上记输入的AM广播信号加以放大的第一P沟道MOS半导体场效应晶体管及上记第一P沟道MOS半导体场效应晶体管所输出信号加以自动增益控制的第二P沟道MOS半导体场效应晶体管以及将上记第二P沟道MOS半导体场效应晶体管所输出信号加以高频率放大后输出的调谐电路。
本发明其他形态的特征，为具备用以截断所输入AM广播信号的直流成分的电容器、将上记电容器所输出的AM广播信号加以放大的第一P沟道MOS半导体场效应晶体管、对于上记第一P沟道MOS半导体场效电磊体提供适当偏流的电阻、对上记第一P沟道MOS半导体场效应晶体管所输出的信号加以自动增益控制的第二P沟道MOS半导体场效应晶体管、对上记第二P沟道MOS半导体场效应晶体管所输出信号加以高频率放大后输出的调谐电路。
本发明其他形态的特征，为将上记第一P沟道MOS半导体场效应晶体管与上记第二P沟道MOS半导体场效应晶体管加以栅地(cascode)连接。
本发明其他形态的特征，为将上记P沟道MOS半导体场效应晶体管的沟道面积设定为大于指定值。
如上记所构成的本发明，在低于N沟道CMOS半导体场效应晶体管的低频区域也可由闪变噪声小的P沟道MOS半导体场效应晶体管构成AM广播用射频放大器，所以可在尽量压低闪变噪声电平状态下，以CMOS半导体构造将多于AM广播用射频放大器的电路集成在一个芯片中，实现电路的小型化与低噪声化。
另外，依本发明的其他特征，为可将P沟道MOS半导体场效应晶体管的沟道面积加大，将闪变噪声电平再加以压低。
【附图说明】
图1表示以往AM广播信号接收用电路的构成图。
图2表示本实施例的AM广播用放大电路构成例。
图3表示闪变噪声的特性图。图中：1-电容器；2、3-电阻；4、5-P沟道MOS半导体场效应晶体管；6-调谐电路；101-电容器；102-电阻；103-场效应晶体管。
【具体实施方式】
以下参照附图说明本发明的一实施例。
图2表示本实施例的AM广播用放大电路的构成。如图2所示，本实施例的AM广播用放大电路具备电容器1、电阻2与3、第一P沟道MOS半导体场效应晶体管4、第二P沟道MOS半导体场效应晶体管5及调谐电路6并由此诸件所构成。
其中，电容器1用于隔断由未图示的天线输入的AM广播信号中的直流成分。另外，电阻2、3用于对第一P沟道MOS半导体场效应晶体管4提供适当的偏置，它们串联连接在电源Vcc与地线之间，其中间结点连接电容器1。
第一P沟道MOS半导体场效应晶体管4用于放大由电容器1所输出的AM广播信号。其栅极连接在电阻2、3中间结点的电容器1上，源极连接电源Vcc，漏极则连接第二P沟道MOS半导体场效应晶体管5的源极。
第二P沟道MOS半导体场效应晶体管5是用于对第一P沟道MOS半导体场效应晶体管4所输出的射频信号加以自动增益控制(Auto GainControl)。其栅极连接自动增益控制电压的电源，源极连接第一P沟道MOS半导体场效应晶体管4的漏极，漏极连接调谐电路6。另外，连接第二P沟道MOS半导体场效应晶体管5的栅极的电源并不需限定为自动增益控制电压的电源，固定电压的电源也可。
调谐电路6用于对由第二P沟道MOS半导体场效应晶体管5所输出的经自动增益控制的射频信号加以高频放大并输出，它是由调谐电容器C1及调谐线圈L1、L2所构成。此调谐电路6的一端连接在第二P沟道MOS半导体场效应晶体管5的漏极，另一端则连接在地线上。
由以上所构成的本实施例AM的广播用放大电路，是与包括混频、频率转换等AM广播信号接收所必需的后级信号处理的电路一起集成在一个芯片内，调谐电路6的输出信号供给到例如未加图示的混频器级。
以下就上述构成的AM广播电路的动作加以说明。首先、将图中未表示的天线所输入的AM广播信号的直流成分通过电容器1隔断后，用第一P沟道MOS半导体场效应晶体管4加以放大。由第一P沟道MOS半导体场效应晶体管4输出的射频信号经第二P沟道MOS半导体场效应晶体管5加以自动增益控制为一定电平后，输出到调谐电路6。
如上所述，在本实施例中，将信号放大用第一P沟道MOS半导体场效应晶体管4与自动增益控制用第二P沟道MOS半导体场效应晶体管5加以“共发共基”(cascode)连接，对AM广播信号加以“共发共基”放大。这样，可减少电极间静电电容，而大幅减少输出向输入的反馈，从而获得优良高频特性。另外，此栅地连接，不但适合自动增益控制，还可提高电路的稳定性。
另外，调谐电路6将第二P沟道MOS半导体场效应晶体管5所输出的一定电平的射频信号加以高频放大，向图中未表示的混频器输出。在包括混频器、频率转换部的后级信号处理电路(未加图示)中，进行AM广播信号接收上所必要的其他处理，进行输入信号的选台，在输出级进行放大、检波等最后以声音信号输出。
图3表示本实施例所使用的AM广播用放大电路的P沟道MOS半导体场效应晶体管及其他MOS半导体场效应晶体管的闪变噪声特性。
如图3所示，作为MOS半导体内部噪声的闪变噪声，其噪声电平与频率成反比例增大。因此，当所处理的信号是如AM广播等低频率信号的情况下如以MOS电路构成射频放大器时，噪声电平比使用结型场效应晶体管时大。
但是，N沟道MOS半导体场效应晶体管与P沟道MOS半导体场效应晶体管相比较时，在低频率区域中，P沟道MOS半导体场效应晶体管的噪声电平比N沟道MOS半导体场效应晶体管低。在本实施例中，由于既不采用N沟道MOS半导体也不采用CMOS半导体，而只采用P沟道MOS半导体场效应晶体管来构成信号放大用及自动增益控制用的场效应晶体管4、5，所以可将闪变噪声电平压到较低。
而且，因P沟道MOS技术与CMOS技术的制程过程相同，所以能将包括本实施的放大电路在内的AM广播用射频电路全部集成于一个芯片中，实现电路整体的小型化。另外，因可以以相同MOS制造过程制造整个射频电路，所以也简化工艺以削减制造成本。当然不限于射频电路，其后级的基带电路等也可集成于一个芯片内加以集成化。
以下就减少闪变噪声的进一步改良办法加以说明。在第1及第2的P沟道MOS半导体场效应晶体管4、5中，通过增大作为电流(或载流子)流经通路的沟道面积，可以进一步减小闪变噪声。
此时，虽然任意增大场效应晶体管的沟道宽度或沟道长度中的一方即可，但以加宽与延长并用较佳。目前以CMOS半导体电路组装处理高频率信号的无线电终端的射频放大器时，所使用的MOS半导体场效应晶体管的沟道宽度、沟道长度虽然采用的是0.7μm×1.5μm，0.6μm×1.4μm，0.2μm×1.0μm左右，但本实施例的AM广播用射频放大器，最好使用沟道面积大于它们的P沟道MOS半导体场效应晶体管4、5。例如可以使沟道宽度为1000μm，长度为2μm。
另外，以上说明的实施例只表示实施本发明具体例之一，不能据此对本发明的技术范围，作限定性的解释。换言之，本发明可在不脱离其精神或其主要特征下，以各种形式加以实施。例如本发明不但可以适用于调谐电路形式，也可适用于非调谐电路形式。
本发明不仅可以尽可能抑制闪变噪声的发生，还可以将AM广播用射频放大器与其他电路一起集成于一个芯片上，从而实现整体电路的小型化与低噪声化。