一種具有差分結(jié)構(gòu)和極點消除結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器的制造方法
【專利摘要】一種具有差分結(jié)構(gòu)和極點消除結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器，可以減少傳統(tǒng)低噪聲放大器的面積，進而提高芯片制造性價比的射頻接收改進技術(shù)。和使用單端的電感器所設(shè)計的低噪聲放大器對比，由于差分電感器的對稱結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生的差分電感低噪聲放大器具有更好的共模抑制和更少的二階失真相比，同時，基于差分電感設(shè)計的低噪聲放大器，在電感數(shù)目上，從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的4個減少到2個，在管芯面積上減少一半，從而顯著降低成本。和沒有對共源共柵放大器中間極點進行消除的低噪聲放大器對比，極點諧振電感能減少這個極點所產(chǎn)生的影響，使得整體的頻率響應(yīng)變得更窄，品質(zhì)因數(shù)更高，進而改善頻率響應(yīng)，更好的抑制帶外噪聲和干擾，從而降低整個系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。
【專利說明】
一種具有差分結(jié)構(gòu)和極點消除結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種具有差分結(jié)構(gòu)和極點消除結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器，可以將傳統(tǒng)低噪聲放大器必須的4個電感減少為2個電感，并且能提高整個系統(tǒng)對二階干擾的抑制作用?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，一個射頻接收器的前端通常具有低噪聲放大器、混頻器和頻率過濾器。因為低噪聲放大器是接收器的第一級，其性能通常限制了整體接收器的性能。
[0003]傳統(tǒng)的低噪聲放大器通常需要4個單端電感器，從而占據(jù)大約兩倍的硅面積，并且消耗更多的功率，而且單端低噪聲放大器存在較差的共模抑制和偶次諧波失真等問題。
[0004]另一方面，傳統(tǒng)的低噪聲放大器通常采用共源放大器和共柵電流放大器結(jié)合起來對噪聲進行放大，但是在共源放大器和共柵放大器連接的地方存在寄生電容，會產(chǎn)生一個極點，影響射頻頻率響應(yīng)，還會帶來噪聲性能的下降。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種具有差分結(jié)構(gòu)和極點消除結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器。采用全差分電感設(shè)計，能夠?qū)鹘y(tǒng)低噪聲放大器必須的4個電感減少為2個電感，同時還能提高整個系統(tǒng)對二階干擾的抑制作用。
[0006]為了提高整體系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，本發(fā)明還提出了使用諧振電感對共源共柵低噪聲放大器的極點進行改善的方法。【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0008]圖1是接收RF信號的通信系統(tǒng)的電路原理圖。
[0009][〇〇1〇] 圖中1.天線輸入，2.射頻濾波器，3.衰減器，4.差分電感低噪聲放大器，5.鏡像抑制濾波器，6.混頻器，7.頻道選擇濾波器，8.基帶輸出，9.本地振蕩器。
[0011]圖2是差分電感低噪聲放大器的電路原理圖。
[0012]
[0013]圖中10.射頻輸入正端，11.共源電路的NM0S器件，12.射頻輸入負端，13.共源電路的NM0S器件，14.共柵極放大電路的NM0S器件，15.共柵極放大電路的NM0S器件，16.極點諧振電感，17.負載諧振電感，18.源級跟隨器電路的NM0S器件，19.源級跟隨器電路的 NM0S器件，20.射頻輸出負端，21.射頻輸出正端，22.恒定電流源，23.恒定電流源，24.源端調(diào)諧電感?！揪唧w實施方式】
[0014]在圖1中，天線輸入(1)可以由任何合適的來源產(chǎn)生，如移動設(shè)備、蜂窩電話等等。射頻濾波器(2)所接收的RF信號，以消除任何不希望的過濾器的RF信號的噪聲分量。在一個實施方案中，RF信號是在多達4至6千兆赫(GHz)的頻率范圍內(nèi)。
[0015]射頻衰減器(3)能提高系統(tǒng)對抗大功率信號的處理能力，當(dāng)大功率信號進入系統(tǒng)之前就被射頻衰減器(3)衰減了，差分電感低噪聲放大器(4)對信號進行低噪聲放大，它提供足夠的增益，以減少在后續(xù)階段生成的噪音，同時引入盡可能少的噪音輸入信號。差分電感低噪聲放大器(4)的輸入匹配通常是50Q單端和100Q差分。在本實施方案中，差分電感低噪聲放大器(4)是一個差分放大器，相比于單端低噪聲放大器來說，差分低噪聲放大器通常具有良好的共模抑制來干擾，理論上能夠完美的消除二次諧波。在本方案中，差分電感低噪聲放大器(4)的設(shè)計采用差分電感，能夠提供高效硅片面積利用率、降低成本，并提高噪音的抑制作用。
[0016]鏡像抑制濾波器(5)對特定的鏡像干擾信號進行抑制，以免后續(xù)在下變頻過程中產(chǎn)生對有用信號干擾的信號。頻率混合器(6)將本地振蕩器(9)和射頻信號進行混合，產(chǎn)生用于信號處理的中頻信號。頻道選擇濾波器(7)過濾掉不期望的信號分量，保留所需信號分量。
[0017]在圖2所示實施例中，射頻輸入負端(12)被連接到共源電路的NM0S器件(13)的柵極，信號被轉(zhuǎn)換成電流信號，共源電路的NM0S器件(13)的源極被接到源端調(diào)諧電感(24) 的一端，漏極被接到共柵極放大電路的NM0S器件(15)的源極，同時被接到極點諧振電感 (16)的一端。共柵極放大電路的NM0S器件(15)的漏極被接到負載諧振電感(17)的一端， 同時被接到源級跟隨器電路的NM0S器件(19)的柵極，NM0S器件(15)的柵極被接到公共電源電平端。源級跟隨器電路的NM0S器件(19)的漏極被接到公共電源端，源級跟隨器電路的NM0S器件(19)的源極被接到射頻輸出正端(21)，同時還被接到恒定電流源(23)的輸入端。恒定電流源(23)的另外一端被接到公共的地電平端上。
[0018]射頻輸入正端(10)被連接到共源電路的NM0S器件(11)的柵極，信號被轉(zhuǎn)換成電流信號。共源電路的NM0S器件(11)的源極被接到源端調(diào)諧電感(24)的一端，漏極被接到共柵極放大電路的NM0S器件(14)的源極，同時被接到極點諧振電感(16)的一端。共柵極放大電路的NM0S器件(14)的漏極被接到負載諧振電感(17)的一端，同時被接到源級跟隨器電路的NM0S器件(18)的柵極，NM0S器件(14)的柵極被接到公共電源電平端。源級跟隨器電路的NM0S器件(18)的漏極被接到公共電源端，源級跟隨器電路的NM0S器件(18) 的源極被接到射頻輸出負端(20)，同時還被接到恒定電流源(22)的輸入端。恒定電流源 (22)的另外一端被接到公共的地電平端上。
[0019]源端調(diào)諧電感(24)提供整個低噪聲放大器阻抗匹配的能力，在一個實施方案中， 該匹配的輸入電阻是100Q，源端調(diào)諧電感(24)的一端接到組成共源電路的NM0S器件 (11)的源極，一端接到組成共源電路的NM0S器件(13)的源極，剩下兩端被接到公共的地電平端上。
[0020]極點諧振電感(16)提供整個低噪聲放大器消除極點的能力，在一個實施方案中， 消除的極點會提高整體系統(tǒng)的頻率響應(yīng)速度，還能抑制所關(guān)心頻率帶寬外的干擾和噪聲信號。極點諧振電感(16)的一端接到共源電路的NM0S器件(11)的漏極，同時也接到共柵極放大電路的NM0S器件(14)的源極。極點諧振電感(16)的另外一端接到共源電路的NM0S 器件(13)的漏極，同時也接到共柵極放大電路的NM0S器件(15)的源極。
【主權(quán)項】
1.一種具有差分結(jié)構(gòu)和極點消除結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器，可以減少傳統(tǒng)低噪聲放大器的 面積，進而提高芯片制造性價比的射頻接收改進技術(shù)，其特征是:采用全差分電感設(shè)計，將 傳統(tǒng)低噪聲放大器必須的4個電感減少為2個電感，同時還能提高整個系統(tǒng)對二階干擾的 抑制作用；為了提高整體系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，本發(fā)明還提出了使用諧振電感對共源共柵低噪 聲放大器的極點進行改善的方法。2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的低噪聲放大器，其特征是:和使用單端的電感器所設(shè)計的 低噪聲放大器對比，由于差分電感器的對稱結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生的差分電感低噪聲放大器具有更 好的共模抑制和更少的二階失真相比，同時，基于差分電感設(shè)計的低噪聲放大器，在電感數(shù) 目上，從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的4個減少到2個，在管芯面積上減少一半，從而顯著降低成本。3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的低噪聲放大器，其特征是:和沒有對共源共柵放大器中間 極點進行消除的低噪聲放大器對比，極點諧振電感能減少這個極點所產(chǎn)生的影響，使得整 體的頻率響應(yīng)變得更窄，品質(zhì)因數(shù)更高，進而改善頻率響應(yīng)，更好的抑制帶外噪聲和干擾， 從而降低整個系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。
【文檔編號】H03F1/26GK105991093SQ201510074817
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月11日
【發(fā)明人】張健, 張弛
【申請人】蘇州嘯虎電子科技有限公司