[發明專利]全差分低功耗低噪聲放大器

有效

• 申請號: 201210589611.5
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103078596A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 吳建輝;楊仲盼;李紅;陳超;白春風;劉智林;尹海峰;徐哲
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 夏雪

技術領域

本發明涉及一種放大器，具體來說，涉及一種全差分低功耗低噪聲放大器。背景技術

低噪聲放大器是位于射頻接收芯片的第一級有源電路，從整個接收鏈路考慮，噪聲系數主要由射頻前端的模塊的噪聲系數決定。因此，為了抑制噪聲對后續電路的影響，低噪聲放大器應具有相對較低的噪聲系數。低噪聲放大器也提供一定的增益，放大天線接收的微弱射頻信號，滿足后續電路對增益的要求。隨著多載波技術和復雜調制技術越來越多地應用到無線通訊中，對接收機各項性能參數的要求也逐漸提高。由于金屬氧化物晶體管受到截止頻率的限制，在射頻電路中很難采取一些低頻電路中的設計技巧。例如反饋、跨導自舉等技術。在進行射頻電路設計時應該充分考慮寄生效應的影響。

根據低噪聲放大器的結構，可以分為共源級低噪聲放大器和共柵級低噪聲放大器。對于共源級低噪聲放大器，為了在射頻信號的輸入端實現阻抗匹配，一般采用源極退化電感的結構，將共源級放大器的源極通過一個電感接地。這樣的結構可以提供一定的增益以及較低的噪聲系數，但是由于這種結構的低噪聲放大器采用片上無源電感，集成度受到影響。電感的Q值對電路的性能也會產生較大的影響，不利于片上集成。另一種共源級低噪聲放大器采用電阻反饋的形式實現阻抗匹配，通過一個負反饋的電阻將輸出端的信號反饋至輸入端。根據密勒效應，反饋電阻等效到輸入端與信號源的內阻做阻抗匹配。這種低噪聲放大器具有噪聲抑制的作用，具有較低的噪聲系數以及一定的增益。這種結構的缺點在于反饋電阻對環路的穩定性提出了挑戰。

對于共柵級的低噪聲放大器，射頻信號從金屬氧化物晶體管的源極輸入。調節共柵級放大器的跨導值，可以實現阻抗匹配。由于共柵級放大器的跨導相對固定，不易實現高的增益，因此采用另一支路的共源級放大器對射頻信號進行放大。這種共源級共柵級的低噪聲放大器具有噪聲抵消的功能，可以在輸出端抵消共柵級放大器中共柵管產生的溝道噪聲，因此具有較低的噪聲系數以及一定的增益。但是這種結構實現的低噪聲系數是以電路的功耗作為交換的，這種共源級共柵級低噪聲放大器的功耗較大。因此，設計低噪聲放大器時應在噪聲系數，增益和功耗等方面進行折中。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種全差分低功耗低噪聲放大器，對N型金屬氧化物晶體管和P型金屬氧化物晶體管的靜態偏置電流進行復用，具有低功耗和噪聲抵消的功能。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種全差分低功耗低噪聲放大器，該放大器包含共源級放大器和共柵級放大器；其中，共源級放大器包括第一和第二N型金屬氧化物晶體管、第一和第二P型金屬氧化物晶體管、第一電阻、第二電阻、第五至第八電阻和第一至第五電容；共柵級放大器包括第三和第四P型金屬氧化物晶體管以及第三和第四電阻；

差分輸入信號正端接第一和第三電容的下極板以及第四P型金屬氧化物晶體管的源極；差分輸入信號負端接第二和第四電容的下極板以及第三P型金屬氧化物晶體管的源極；第一和第二電容的上極板分別接第一和第二N型金屬氧化物晶體管的柵極；第一和第二電容的上極板又分別接第七和第八電阻的正端，第七和第八電阻的負端由第一偏置電壓提供偏置；第一和第二N型金屬氧化物晶體管的源極都接地；第一N型金屬氧化物晶體管的漏極連接第一P型金屬氧化物晶體管的漏極以及第一和第三電阻的正端；第二N型金屬氧化物晶體管的漏極連接第二P型金屬氧化物晶體管的漏極以及第二和第四電阻的正端；第一電阻負端和第二電阻的負端連接，并且連接第五電容的上極板；第五電容的下極板接地；第三電阻的負端連接第三P型金屬氧化物晶體管的漏極，并且作為差分輸出負端；第四電阻的負端連接第四P型金屬氧化物晶體管的漏極，并且作為差分輸出正端；第三和第四P型金屬氧化物晶體管的柵極連接，分別連接第五和第六電阻的負端，由第二偏置電壓提供偏置；第五電阻的正端與第三電容的上極板連接，并且連接第一P型金屬氧化物晶體管的柵極；第六電阻的正端與第四電容的上極板連接，并且連接第二P型金屬氧化物晶體管的柵極；第一和第二P型金屬氧化物晶體管的源極連接電源電壓。