一種寬帶低噪聲放大器制造技術

本發明專利技術公開了一種寬帶低噪聲放大器，屬于集成電路領域，包括匹配放大級電路、第一增益提升級電路和第二增益提升級電路。所述匹配放大級電路采用共柵輸入匹配與噪聲消除結構，實現所述寬帶低噪聲放大器的寬帶匹配、單端到差分的轉換與極低噪聲的性能；另外，所述匹配放大級電路包括柵極電感和反饋電容，通過柵極電感和反饋電容的并聯，來補償所述寬帶低噪聲放大器高頻增益；所述第一增益提升級電路用于補償所述寬帶低噪聲放大器中間頻段增益；所述第二增益提升級電路用于補償所述寬帶低噪聲放大器低頻段增益；所述寬帶低噪聲放大器的三級電路補償全頻段增益。本發明專利技術實現了寬帶輸入匹配、高頻增益補償的功能。

A broadband low noise amplifier

【技術實現步驟摘要】
一種寬帶低噪聲放大器
本專利技術涉及集成電路領域，尤其涉及一種寬帶低噪聲放大器。
技術介紹
隨著技術的發展，集成無線通信芯片被大量應用于作戰系統、大規模應急通信系統、導航定位、物聯網、傳感器網絡、數字電視廣播、公共安全、智能樓宇家居、無線電臺、移動終端、玩具電子等多個行業，相應也衍生出了多樣的通信協議標準。為了順應市場的需求，當前無線通信領域最熱門的研究就是設計一款兼容多協議的收發器芯片，以滿足用戶日益增長的語音、視頻、數據瀏覽等需求，這就要求作為無線通信收發器信號處理的第一級放大器(低噪聲放大器)需要兼具有寬帶、高增益、高線性度、低噪聲、阻抗匹配等特性指標。同時，為使信號更好的處理，要求低噪聲放大器可以輸出差分信號。寬帶低噪聲放大器是通信鏈路中非常重要的模塊，位于整個接收鏈路電路的最前端，直接對天線接收信號放大，對信號質量起著至關重要的作用。在這個過程中，通信頻帶內的有用信號被寬帶低噪聲放大器放大，而由無線空間信道產生的噪聲被放大器的增益抑制，同時放大器本身附加的噪聲非常小，使得有用信號被放大的同時并不影響其質量。無線空間信道傳來的各類干擾將產生信號交調量，這部分干擾將由放大器良好的線性性能抑制。通常要求寬帶低噪聲放大器模塊具有寬帶輸入匹配、帶內噪聲低、帶內增益平坦等要求。一般而言，低噪聲放大器的設計針對具體的應用環境大多是窄帶輸入、低噪聲和高增益要求；但針對寬帶輸入、低噪聲的放大器往往會存在方方面面的不足之處，如寬帶輸入匹配困難、噪聲系數偏大、高頻增益衰減等。在現有的技術中，寬帶低噪聲放大器通常采用共柵-共源(CG-CS)放大器，通過調整跨導gm、負載Rload改變增益大小實現增益目標；此外差分輸出實現對放大器中共柵晶體管溝道噪聲的噪聲抵消，減小噪聲系數(NoiseFigure，英文簡寫NF)；整體上實現單端輸入，差分巴倫(BalancedUnbalancedTransformer，英文簡寫balun)輸出，同時滿足阻抗匹配要求。但這種技術存在的缺陷是：這種CG-CS放大器實現部分噪聲抵消，但是由于在輸入端存在寄生電容，隨輸入頻率升高，輸入匹配會惡化；輸出端寄生導致輸出阻抗隨頻率升高而降低，導致總體增益隨頻率升高而下降。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于，針對
技術介紹
中寬帶低噪聲放大器輸入匹配隨頻率變化較大、高頻增益隨頻率衰減的問題，提供一種寬帶低噪聲放大器。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種寬帶低噪聲放大器，包括：匹配放大級電路、第一增益提升級電路和第二增益提升級電路；所述匹配放大級電路的輸入端為所述寬帶低噪聲放大器的輸入端，用于輸入單端輸入信號；所述匹配放大級電路的差分輸出端連接所述第一增益提升級電路的差分輸入端；所述第一增益提升級電路的差分輸出端連接所述第二增益提升級電路的差分輸入端；所述第二增益提升級電路的差分輸出端為所述寬帶低噪聲放大器的差分輸出端；所述匹配放大級電路包括柵極電感和反饋電容，通過所述柵極電感和所述反饋電容的并聯，來補償所述寬帶低噪聲放大器高頻增益和增加高頻匹配度；所述第一增益提升級電路用于補償所述寬帶低噪聲放大器中間頻段增益；所述第二增益提升級電路用于補償所述寬帶低噪聲放大器低頻段增益；通過所述寬帶低噪聲放大器的三級電路補償全頻段增益。優選地，所述匹配放大級電路還包括輸入電容、片外電感、第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第一負載電阻、第二負載電阻、第一輸出寄生耦合電容和第二輸出寄生耦合電容；所述第一晶體管的源極分別連接所述輸入電容的一端和所述片外電感的一端；所述輸入電容的另一端連接所述第二晶體管的柵極；所述片外電感的另一端連接所述第二晶體管的源極；所述第一晶體管的漏極連接所述第三晶體管的源極；所述第二晶體管的漏極連接所述第四晶體管的源極；所述反饋電容設置在所述第一晶體管的柵極和所述第二晶體管漏極之間；所述柵極電感設置在所述第三晶體管的柵極和所述第四晶體管柵極之間；所述第一輸出寄生耦合電容的一端分別連接著所述第三晶體管漏極和所述第一負載電阻的一端，另一端連接著所述匹配放大級電路的一個差分輸出端；所述第二輸出寄生耦合電容的一端分別連接著所述第四晶體管漏極和所述第二負載電阻的一端，另一端連接著所述匹配放大級電路的另一個差分輸出端；所述第一負載電阻的另一端和所述第二負載電阻的另一端相連。優選地，所述第一晶體管為輸入共柵晶體管，所述第二晶體管為輸入共源晶體管，所述第三晶體管為輸出共柵晶體管，所述第四晶體管為輸出共柵晶體管。優選地，所述第一晶體管用于將輸入端輸入的噪聲電流轉換為在所述匹配放大級電路的一個差分輸出端的第一電壓；所述第二晶體管用于將輸入端輸入的噪聲電流轉換為在所述匹配放大級電路的另一個差分輸出端的第二電壓；通過所述第二噪聲電壓與所述第一噪聲電壓求和以消去所述第一晶體管的噪聲。優選地，所述第一增益提升級電路包括第五晶體管、第六晶體管、第七晶體管、第八晶體管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電感、第二電感、第三輸出寄生耦合電容和第四輸出寄生耦合電容；所述第五晶體管的柵極分別連接所述匹配放大級電路的一個差分輸出端和所述第一電阻的一端，其漏極連接所述第七晶體管的源極；所述第六晶體管的柵極分別連接所述匹配放大級電路的另一個差分輸出端和所述第二電阻的一端，其漏極連接所述第八晶體管的源極；所述第一電阻的另一端和所述第二電阻的另一端相連；所述第五晶體管的源極和所述第六晶體管的源極相連；所述第七晶體管的柵極和所述第八晶體管的柵極相連；所述第三輸出寄生耦合電容的一端分別連接所述第三電阻的一端和所述第七晶體管的漏極，另一端連接所述第一增益提升級電路的一個差分輸出端；所述第三電阻的另一端連接所述第一電感的一端；所述第四輸出寄生耦合電容的一端分別連接所述第四電阻的一端和所述第八晶體管的漏極，另一端連接所述第一增益提升級電路的另一個差分輸出端；所述第四電阻的另一端連接第二電感的一端；所述第一電感的另一端和所述第二電感的另一端相連。優選地，所述第五晶體管和所述第六晶體管為跨導可變的晶體管；所述第七晶體管和所述第八晶體管為共柵晶體管。優選地，所述第一電阻和所述第二電阻的阻值相等。優選地，所述第一增益提升級電路和所述第二增益提升級電路的電路結構完全相同。上述公開的一種寬帶低噪聲放大器具有以下有益效果：本專利技術采用負反饋和增益補償方式完成對寬帶輸入匹配、高頻增益補償的功能，具有電路匹配簡單、增益平坦度可控、三級隔離度高等優點，克服常見寬帶低噪聲放大器輸入匹配困難和高頻增益衰減的缺點。附圖說明圖1為本專利技術提供的一種寬帶低噪聲放大器的結構框圖；圖2為本專利技術提供的一種寬帶低噪聲放大器中匹配放大級電路的電路原理圖；圖3(a)為本專利技術提供的一種寬帶低噪聲放大器有無反饋電容時電路噪聲系數仿真結果對比圖；圖3(b)為本專利技術提供的一種寬帶低噪聲放大器有無反饋電容時電路增益、匹配度仿真結果對比圖；圖4為本專利技術提供的一種寬帶低噪聲放大器中第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種寬帶低噪聲放大器，其特征在于，包括：匹配放大級電路(1)、第一增益提升級電路(2)和第二增益提升級電路(3)；/n所述匹配放大級電路(1)的輸入端為所述寬帶低噪聲放大器的輸入端(In1)，用于輸入單端輸入信號(S

【技術特征摘要】
1.一種寬帶低噪聲放大器，其特征在于，包括：匹配放大級電路(1)、第一增益提升級電路(2)和第二增益提升級電路(3)；
所述匹配放大級電路(1)的輸入端為所述寬帶低噪聲放大器的輸入端(In1)，用于輸入單端輸入信號(SIn)；所述匹配放大級電路(1)的差分輸出端(OUT1+、OUT1-)連接所述第一增益提升級電路(2)的差分輸入端；所述第一增益提升級電路(2)的差分輸出端(OUT2+、OUT2-)連接所述第二增益提升級電路(3)的差分輸入端；所述第二增益提升級電路(3)的差分輸出端為所述寬帶低噪聲放大器的差分輸出端(OUT3+、OUT3-)；
匹配放大級電路(1)包括柵極電感(Lg)和反饋電容(Cfb)，通過所述柵極電感(Lg)和所述反饋電容(Cfb)的并聯，用于補償所述寬帶低噪聲放大器高頻增益和增加高頻匹配度；所述第一增益提升級電路(2)用于補償所述寬帶低噪聲放大器中間頻段增益；所述第二增益提升級電路(3)用于補償所述寬帶低噪聲放大器低頻段增益；通過所述寬帶低噪聲放大器的三級電路補償全頻段增益。


2.根據權利要求1所述的寬帶低噪聲放大器，其特征在于，所述匹配放大級電路(1)還包括輸入電容(Cfin)、片外電感(Loff)、第一晶體管(M1)、第二晶體管(M2)、第三晶體管(M3)、第四晶體管(M4)、第一負載電阻(RCG)、第二負載電阻(RCS)、第一輸出寄生耦合電容(C1)和第二輸出寄生耦合電容(C2)；
所述第一晶體管(M1)的源極分別連接所述輸入電容(Cfin)的一端和所述片外電感(Loff)的一端；所述輸入電容(Cfin)的另一端連接所述第二晶體管(M2)的柵極；所述片外電感(Loff)的另一端連接所述第二晶體管(M2)的源極；所述第一晶體管(M1)的漏極連接所述第三晶體管(M3)的源極；所述第二晶體管(M2)的漏極連接所述第四晶體管(M4)的源極；所述反饋電容(Cfb)設置在所述第一晶體管(M1)的柵極和所述第二晶體管(M2)漏極之間；所述柵極電感(Lg)設置在所述第三晶體管(M3)的柵極和所述第四晶體管(M4)柵極之間；所述第一輸出寄生耦合電容(C1)的一端分別連接著所述第三晶體管(M3)漏極和所述第一負載電阻(RCG)的一端，另一端連接著所述匹配放大級電路(1)的一個差分輸出端(OUT1+)；所述第二輸出寄生耦合電容(C2)的一端分別連接著所述第四晶體管(M4)漏極和所述第二負載電阻(RCS)的一端，另一端連接著所述匹配放大級電路(1)的另一個差分輸出端(OUT1-)；所述第一負載電阻(RCG)的另一端和所述第二負載電阻(RCS)的另一端相連。


3.根據權利要求2所述的寬帶低噪聲放大器，其特征在于，所述第一晶體管(M1)為輸入共柵晶體管，所述第二晶體管(M2)為輸入共源晶體管，所述第三晶體管(M3)為輸出共...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃沖，逯召靜，劉覽琦，張科峰，胡昂，石琴琴，楊陽，譚珍，
申請(專利權)人：武漢芯泰科技有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42