[實用新型]以有源電感為負載的CMOS寬帶低噪聲放大器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620052646.5
• 申請日: 2006-10-27
• 公開（公告）號: CN200976569Y
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 王鎮(zhèn)道;陳迪平;陳奕星;朱小莉
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本實用新型涉及一種低噪聲放大器，特別涉及一種以有源電感為負載的CMOS寬帶低噪聲放大器。

背景技術

有源電感主要用于濾波器和低噪聲放大器部分。但因為噪聲的原因，有源電感在低噪聲放大器中的應用亦不多見，主要還處于研究階段。隨著RF通信系統(tǒng)市場的增長，越來越多的RF器件在CMOS工藝上實現(xiàn)，包括電感和電容。其中，就電感而言，目前的多數(shù)研究集中于片上無源電感的實現(xiàn)和建模。然而，盡管通過使用立體電感或是微機電工藝可以克服片上電感的低Q等缺點，卻無法解決其占用面積過大的缺點。低噪聲放大器中，一個1～2nH的電感所占用的面積可能超過其余所有有源器件所占面積之和。

實用新型內(nèi)容

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種以有源電感為負載的CMOS寬帶低噪聲放大器。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案是：有源電感部分包括PMOS管M3和M4，NMOS管M1、M2、M5、M6和M7，所述M7的柵極為有源電感部分的輸入端，M7的源極與M5的漏極和M2的源極連接至一點，M7的漏極接至M1的源極；所述M3的柵極和所述M4的柵極共同連至V3端，M3的漏極、M4的漏極及M6的漏極共同接至VDD，M3的源極接至M2的漏極，M4的源極接至M1的漏極；M1的柵極和M2的柵極共同連至V4；M5的柵極與V3相連，源極接地；M6的柵極接至M4的源極，M6的源極與M7的柵極相連；寬帶放大器部分包括NMOS管M9、M11、M8和10，電容C2和阻感RL，M9的柵極和M11的柵極共同連至V2，M9的源極和M11的源極接地，M9的漏極與M8的源極相連，M11的漏極與M10的的源極并接到電容C2的一端；所述M8的柵極與電容V1相連，M8的漏極接至所述M10的柵極；M10的漏極與VDD相連；C2的另一端經(jīng)RL接地。

本實用新型的有益效果是：本實用新型設計了一個以有源電感為負載的寬帶低噪聲放大器，完全省去了片上電感，克服了片上電感占用芯片面積大(可以≥50％)的缺點，提出的有源電感采用級聯(lián)型優(yōu)化設計，電感Q值高且功耗低，同時在滿足功耗及增益指標的情況下解決了S11與S21峰值重疊的問題并得到較好的噪聲指標(不超過5DB)，在權衡各項指標的情況下得到較為理想的性能參數(shù)。

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。

附圖說明

圖1以有源電感為負載的寬帶LNA

具體實施方式

參見圖1，本實用新型由有源電感和寬帶低噪聲放大器兩部分組成。有源電感部分由6個MOS管所組成，每個MOS管各具有一個柵極、一個源極和一個漏極，其中M3和M4為PMOS管，M1、M2、M5、M7和M6為NMOS管。其連接關系為：所述M7的柵極為所述有源電感部分的輸入端，M7的源極與所述M5的漏極和所述M2的源極連接至一點，M7的漏極接至所述M1的源極。所述M3的柵極和所述M4的柵極共同連至V3，M3的漏極與M4的漏極共同接至VDD，M3的源極接至所述M2的漏極，M4的源極接至所述M1的漏極；所述M1的柵極和所述M2的柵極共同連至V4。M1和M2、M4和M3均為共柵結(jié)構(gòu)，M3和M4分別以串聯(lián)方式與M2和M1級聯(lián)。所述M5的柵極與V3相連，源極接地。所述M6的漏極與VDD相連，M6的柵極接至所述M4的源極，M6的源極與所述M7的柵極相連。

工作時：M7完成輸入功能。M1～M4有利于對電感各項參數(shù)，如Q值和帶寬等進行調(diào)節(jié)，但同時更對輸入輸出的匹配產(chǎn)生影響，適當調(diào)節(jié)其柵寬，可以改善S參數(shù)并分離S21和S11的峰值，M3和M4主要影響增益。M5反饋系統(tǒng)的增加可以降低電感的寄生電阻值，有益于輸入輸出的50歐姆匹配。

寬帶放大器部分由NMOS管M9、M11、M8和M10，電容C2和阻感RL所組成。其連接關系為：所述M9的柵極和所述M11的柵極共同連至V2，M9的源極和M11的源極接地，M9的漏極與所述M8的源極相連，M11的漏極與所述M10的的源極共同接至所述C2的一端。所述M8的柵極與V1相連，M8的漏極接至所述M10的柵極。所述M10的漏極與VDD相連。所述C2的另一端接至所述RL的一端，C2與RL串聯(lián)連接，所述RL的另一端接地。

工作時：M9與M11均與輸入端相連，對輸入阻抗產(chǎn)生影響。其中M9作為輸入管M8的偏置，對功耗影響很大，設計時必須在功耗及S參數(shù)值間取得折中。M11和M10作為輸出緩沖，完成輸出阻抗變換。RL為50歐負載。