[實(shí)用新型]一種低功耗寬帶低噪聲放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120396007.1
• 申請(qǐng)日: 2011-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202282762U
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李智群;張萌;王志功
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H03F1/26
• 分類(lèi)號(hào): H03F1/26;H03G3/20;H03F3/189
• 代理公司: 南京天翼專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種低功耗寬帶低噪聲放大器，采用CMOS工藝，在射頻電路中具有較大優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在改善噪聲性能與增益同時(shí)，將功耗大幅度降低，具有較大的增益帶寬與輸入匹配帶寬，且具有較小的噪聲系數(shù)。

背景技術(shù)

低噪聲放大器是噪聲系數(shù)很低的放大器，一般用作各類(lèi)無(wú)線電接收機(jī)的高頻或中頻前置放大器以及高靈敏度電子探測(cè)設(shè)備的放大電路，對(duì)于幾乎所有的射頻接收機(jī)系統(tǒng)，必不可少的一個(gè)模塊就是低噪聲放大器。由于系統(tǒng)接收到的射頻信號(hào)幅度通常很弱，放大器自身的噪聲對(duì)信號(hào)的干擾可能很?chē)?yán)重，因此希望減小這種噪聲，并且提供一定的電壓增益，以提高輸出的信噪比。

共柵結(jié)構(gòu)放大器廣泛應(yīng)用于寬帶低噪聲放大器的設(shè)計(jì)中，主要原因是其具有寬帶輸入匹配特性，傳統(tǒng)的共柵結(jié)構(gòu)放大器電路如圖1所示。信號(hào)由晶體管M1、M2源極輸入，通過(guò)調(diào)整M1和M2的寬長(zhǎng)比及柵極偏置電壓，可以調(diào)整流經(jīng)M1和M2的電流大小，進(jìn)而改變M1和M2的跨導(dǎo)g_m，使其輸入阻抗與50歐姆天線匹配。通過(guò)調(diào)整負(fù)載電阻R1和R2的阻值大小，可以獲得不同的電壓增益。該結(jié)構(gòu)具有較寬的輸入帶寬和增益帶寬。但是，傳統(tǒng)的共柵結(jié)構(gòu)放大器具有以下缺點(diǎn)：?

第一是功耗大，傳統(tǒng)的共柵結(jié)構(gòu)放大器的輸入阻抗近似為1/(g_m+g_mb)，其中g_m為輸入晶體管跨導(dǎo)，g_mb為輸入晶體管襯底到源極電位差帶來(lái)的體效應(yīng)對(duì)應(yīng)的等效跨導(dǎo)。為了實(shí)現(xiàn)輸入阻抗與50歐姆天線的匹配，必須通過(guò)增加工作電流以提高輸入管的跨導(dǎo)，使上式近似等于50歐姆。

第二是增益低，傳統(tǒng)的共柵結(jié)構(gòu)放大器的增益很大程度上取決于負(fù)載阻抗大小，但是大電阻負(fù)載會(huì)帶來(lái)過(guò)多的壓降，降低電壓余度及線性度；而大感值負(fù)載電感既增加了芯片面積又會(huì)導(dǎo)致電路呈現(xiàn)窄帶增益特性。

第三是隔離度差，由于傳統(tǒng)的共柵結(jié)構(gòu)放大器的隔離度較差，這將導(dǎo)致輸出端信號(hào)返回到輸入端，難以滿足系統(tǒng)對(duì)隔離度指標(biāo)的要求。

最后是噪聲大，傳統(tǒng)的共柵結(jié)構(gòu)放大器的噪聲系數(shù)較大，往往超過(guò)4dB。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型是為克服傳統(tǒng)共柵結(jié)構(gòu)放大器的不足，提供一種低功耗寬帶低噪聲放大器，能在保證寬帶特性基礎(chǔ)上，降低放大器的功耗和噪聲，提高放大器的增益和隔離度。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下：一種低功耗寬帶低噪聲放大器，其特征在于：設(shè)有第一、第二兩個(gè)輸入單元、第一、第二兩個(gè)隔離單元以及負(fù)載單元，差分射頻輸入信號(hào)的正、負(fù)兩端分別連接第一、第二兩個(gè)輸入單元的正輸入端及負(fù)輸入端，第一、第二兩個(gè)輸入單元的輸出端分別連接第一、第二兩個(gè)隔離單元且第一、第二兩個(gè)輸入單元的輸出端之間對(duì)應(yīng)互連，第一隔離單元的輸出連接負(fù)載單元，負(fù)載單元輸出差分射頻輸出信號(hào)；其中：

第一輸入單元包括NMOS管M1、NMOS管M2、第一、第二兩個(gè)電阻、第一、第二兩個(gè)電容,NMOS管M1及NMOS管M2的柵極分別串聯(lián)電阻第一電阻及第二電阻后均連接第一偏置電壓,NMOS管M1的柵極串聯(lián)第一電容后連接NMOS管M2的源極并與差分射頻輸入信號(hào)的負(fù)端連接，NMOS管M2的柵極串聯(lián)第二電容后連接NMOS管M1的源極并與差分射頻輸入信號(hào)的正端連接，NMOS管M1的襯底連接NMOS管M2的源極，NMOS管M2的襯底連接NMOS管M1的源極；

第二輸入單元包括PMOS管M3、PMOS管M4、第三、第四兩個(gè)電阻、第三、第四兩個(gè)電容，PMOS管M3及PMOS管M4的柵極分別串聯(lián)電阻第三電阻及第四電阻后均連接第二偏置電壓，PMOS管M3的柵極串聯(lián)第三電容后連接PMOS管M4的源極并與差分射頻輸入信號(hào)的負(fù)端連接?，PMOS管M4的柵極串聯(lián)第四電容后連接PMOS管M3的源極并與差分射頻輸入信號(hào)的正端連接，PMOS管M3的襯底連接PMOS管M4的源極，PMOS管M4的襯底連接PMOS管M3的源極；

第一輸入單元中NMOS管M1的漏極通過(guò)第五電容連接第二輸入單元中PMOS管M3的漏極，第一輸入單元中NMOS管M2的漏極通過(guò)第六電容連接第二輸入單元中PMOS管M4的漏極；

第一隔離單元包括第五NMOS管M5及第六NMOS管M6，第五NMOS管M5及第六NMOS管M6的源極分別連接第一輸入單元中NMOS管M1及NMOS管M2的漏極，第五NMOS管M5及第六NMOS管M6的柵極均連接電源電壓VDD；