[發明專利]一種全差分CMOS多模低噪聲放大器

無效

• 申請號: 201010260960.3
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN101895265A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 任俊彥;張楷晨;周鋒;李巍;李寧;許俊;葉凡
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03F1/32;H03F1/26
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明為射頻集成電路技術領域，具體涉及一種高增益、低噪聲和良好輸入匹配的全差分低噪聲放大器的設計，特別應用于0.5~10.6GHz的多模接收機前端。適用于包括GSM、WCDMA、Bluetooth、WLAN、UWB等多模接收機系統中。

背景技術

多模式射頻接收機系統是當前學術界和工業界的研究熱點。通過單一的接收機鏈路實現多種通信模式的兼容，可以同時降低整機的功耗以及芯片的面積。

低噪聲放大器是接收機前端中最關鍵的模塊之一，其作用就是將天線接收到的微弱信號放大并抑制接收機后級電路的噪聲。這要求低噪聲放大器必須提供足夠的增益，同時以保證后級噪聲不會對系統性能造成過大的影響。低噪聲放大器的增益往往與功耗成正比，而對于射頻接收機系統而言，低功耗是其基本要求，因此在保證足夠增益的情況下如何減小功耗是應用于射頻接收機系統中LNA設計的重要難題。另外，與傳統的窄帶LNA不同，同時滿足多種通信模式的覆蓋0.5~10.6GHz的超級寬帶的LNA的帶寬高達十幾個GHz，在整個工作頻段內保持良好的輸入匹配、增益平坦度及低噪聲也是很難達到的性能要求。

綜上分析，針對CMOS寬帶低噪聲放大器（特別是應用于超級寬帶多模式射頻接收機系統）的設計，如何實現增益、功耗、面積（較少電感）、寬帶輸入匹配、線性度及穩定性等性能的優化提高，具有非常重要的意義。

發明內容

本發明目的是提供一種全差分CMOS低噪聲放大器電路，以克服現有技術存在的不足，提供一種可以覆蓋0.5~10.6GHz超級寬頻帶范圍內的，兼容GSM、WCDMA、Bluetooth、WLAN、UWB等多種通信模式的LNA，該結構LNA可應用于接收機前端中，具有良好的寬頻帶輸入匹配、高增益、低功耗，良好的噪聲系數，同時只占用較小的芯片面積。

為了實現上述目的，本發明具體技術方案如下：

如圖1中所示，一種差分CMOS寬帶低噪聲放大器，由匹配級、放大級、反饋級和負載級四個部分組成，其中：

匹配級1，用以接收輸入信號，使信號源與輸入阻抗良好匹配；

放大級2，連接于所述匹配級與輸出端之間，完成所述匹配級輸出電壓信號的跨導放大；

負載級4，連接于電源與所述輸出端之間，用以輸出放大信號。為了減小芯片面積，負載級只使用電阻，把電流重新轉換成電壓信號；

反饋級3，連接于所述匹配級與所述輸出端之間，同時與匹配級組成匹配網絡，與放大級一起獲得一定的輸入阻抗；同時與負載級、放大級一起保證增益的穩定與增益的帶寬。

進一步地，如圖2所示，所述匹配網絡是由所述匹配級與所述反饋級共同作用組成的；其中所述匹配級為一2階LC帶通濾波網絡，實現寬帶輸入匹配，其由接信號輸入端的芯片封裝鍵合線的等效電感L_bonding與ESD?PAD的等效電容C_Pad構成匹配級輸入，并與芯片內第一隔直電容C₁、反饋電感L通過米勒效應等效到輸入端的等效電感L’及所述放大級等效輸入電容C_in順次相連。