[發明專利]一種帶有單端電路補償結構的低噪聲放大器

有效

• 申請號: 201110206157.6
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102332867A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 任俊彥;張楷晨;廉琛;李巍;李寧;許俊;葉凡
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F3/16
• 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

本發明屬于射頻集成電路技術領域，具體涉及一種CMOS多模低噪聲放大器。

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0.8~6GHz的寬帶的LNA的帶寬高達6GHz，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。

同時，對于采用單端結構的LNA電路，由于對地pad電容，鍵合線電感也在信號通路之內，因此，這些非理想因素會對電路的性能穩定性帶來不良影響。

綜上分析，針對采用單端結構的CMOS寬帶低噪聲放大器設計，增加的單端電路補償級可以很好的解決單端電路對片外非理想因素的敏感問題，具有非常重要的意義。

發明內容

本發明目的是提供一種單端結構差分CMOS低噪聲放大器電路，以增加電路的穩定性，最大限度消除片外非理想因素對核心電路帶來的影響，從而克服單端電路結構技術存在的固有不足。

本發明提供的差分CMOS寬帶低噪聲放大器，是一種帶有單端電路補償結構的低噪聲放大器，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，用以接收輸入信號，使信號源與輸入阻抗良好匹配；

放大級，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，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，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；

單端電路補償級，連接于放大級與負載級之后，該級采用傳統共源極放大器結構，在其輸出端提供一個與前級放大級輸出信號等幅反相的信號。在源極構成虛地點，最大限度減少片外非理想因素的影響。

進一步地，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，并與源極電感L₁，及所述放大級的等效輸入電容C_in順次相連。

進一步地，所述反饋級包括：第三NMOS管M₄，其柵極與所述輸出端V_out相連，漏極接電源，源極通過NMOS管M₅形成的電流源接地；反饋電阻R_F通過隔直電容與NMOS管M₅相連，另一端與輸入NMOS管M₁和PMOS管M₂相連。