[發(fā)明專利]一種采用多路噪聲抵消的低噪聲放大器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810032556.3
• 申請日: 2008-01-11
• 公開（公告）號: CN101483409A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖友春;金黎明;袁路;唐長文
• 申請（專利權(quán)）人: 上海銳協(xié)微電子科技有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03F1/26;H03F1/02;H03F1/32
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低噪聲放大器，尤其涉及一種低功耗、高線性度的低噪聲放大器電路，屬于射頻集成電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著無線通訊技術(shù)和集成電路工藝的發(fā)展，低噪聲放大器的研究得到了廣泛的關(guān)注。低噪聲放大器是射頻集成電路接收機前端的重要組成部分，主要用于放大天線接收到的微弱信號供后級模塊處理。低噪聲放大器不僅需要具有很低的噪聲系數(shù)，還需要具有較高的線性度，并且消耗盡量少的電流。傳統(tǒng)的低噪聲放大器通常采用帶源極電感反饋的共源放大結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠得到較低的噪聲系數(shù)，但需要采用片上電感，增加了芯片面積和成本，同時電路的線性度也較差，應(yīng)用領(lǐng)域受到了局限。采用噪聲抵消技術(shù)的低噪聲放大器能夠在較寬的頻帶內(nèi)實現(xiàn)很低的噪聲系數(shù)，但是電路的功耗過大，線性度也較差。而采用共柵結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器具有較高的線性度和較低的功耗，但噪聲系數(shù)較大，難以滿足實際應(yīng)用的要求。

圖1為差分電容交叉耦合共柵結(jié)構(gòu)低噪聲放大器。差分信號從晶體管M11和M12的源極輸入，漏極輸出。源極直流偏置部分101由兩個相同的差分阻抗Z11和Z12組成，其中Z11和Z12可以是電阻、電感或者有源電流鏡；負載部分103由兩個相同的阻抗Z13和Z14組成，其中Z13和Z14可以是電阻、電感、或者由電阻-電感-電容組成的任意形式的無源網(wǎng)絡(luò)。圖中的102部分為交叉耦合的電容-電阻高通濾波網(wǎng)絡(luò)，目的是將加載在晶體管M11和M12源極的輸入信號交流耦合到相對的晶體管的柵極，使得加載在晶體管M11和M12的柵極和源極之間的電壓倍增，從而達到增加電路的增益，降低噪聲系數(shù)的目的。假設(shè)電路的輸入阻抗和源阻抗相匹配，并只考慮輸入晶體管的噪聲，該電路的理論最低噪聲系數(shù)(NF)為

F＝1+γ/2???????????????????????(1)

其中參數(shù)γ為MOS管的溝道噪聲系數(shù)。

然而這種電路結(jié)構(gòu)的缺點主要在于：

1、源極直流偏置部分101和負載部分103的噪聲貢獻通常很大，不能忽略，這就導(dǎo)致電路的實際噪聲系數(shù)通常遠大于理論最小值；

2、該電路用于窄帶射頻接收機系統(tǒng)中時，源極直流偏置部分101和負載部分103通常需要采用片上螺旋電感來得到較好的性能，這會使得設(shè)計難度和芯片面積提高，成本較高；而當該電路應(yīng)用于寬帶射頻接收機系統(tǒng)中時，101部分和103部分只能采用電阻或者晶體管有源器件，對整個電路的噪聲貢獻較大，性能往往難以滿足實際的應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種改進后的低噪聲放大器電路結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過引入額外的電路通路，能夠使得輸入晶體管的噪聲通過多條不同的電路通路后在輸出端得到抵消，從而最大可能的降低了電路的噪聲系數(shù)和功耗，同時電路的線性度、阻抗匹配特性等也得到了一定程度的提高，該電路結(jié)構(gòu)同時適用于窄帶和寬帶射頻系統(tǒng)。

一種采用多路噪聲抵消的低噪聲放大器，包含：輸入晶體管部分202，負載部分203；輸入晶體管部分202由兩個相同的晶體管M21和M22組成，用于放大信號；負載部分203由兩個相同的晶體管M23和M24組成，為輸入晶體管202部分提供負載，其源極分別連接至輸入晶體管M21和M22的漏極，差分輸出端Vo，其漏極連接至電源，柵極直流電位連接至電源；還包含，平衡非平衡變壓器201，交叉耦合部分204，信號正饋部分205；

平衡非平衡變壓器201，其第1端單端連接至信號源，兩個平衡端第2端和第3端分別連接至輸入晶體管M21和M22的源極，第4端和第5端接地；

交叉耦合部分204由兩個電阻-電容高通濾波電路C21-R21和C22-R22組成，其中電容C21的兩端分別連接至輸入晶體管M21的源極和M22的柵極，電容C22的兩端分別連接至輸入晶體管M22的源極和M21的柵極，與輸入晶體管相連形成交叉耦合組態(tài)，使得輸入晶體管M21和M22的柵極和源極之間的交流輸入信號電壓差增加或倍增；

信號正饋部分205，由兩個電阻電容高通濾波電路C23-R23和C24-R24組成，提供額外的信號通路和噪聲抵消通路，在不消耗額外功耗的前提下提高電路的增益，降低噪聲系數(shù)。

所述輸入晶體管部分202，其柵極直流電位由偏置電壓Vb確定，源極分別連接至平衡非平衡變壓器的兩個平衡端，漏極連接至負載和輸出端Vo。