一种单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器，属于无线通信电路领域，包括：单转差放大电路(100)和缓冲电路(200)；单转差放大电路(100)包括差分放大倍数调节子电路(100)；进一步包括：与单端输入端(In1)连接的栅极放大管(Mg)，与栅极放大管(Mg)连接的源极放大管(Ms)；源极放大管(Ms)包括多个NMOS单元，通过选择连通不同个数的NMOS单元，以调节源极放大管(Ms)相对于栅极放大管(Mg)的尺寸倍数，进而调节对单端输入信号(SIn)的差分放大倍数，获得不同放大倍数的差分信号；缓冲电路(200)用于通过差分输入端(In2±)接收该差分信号，并对其进行处理，以获得新的差分信号用于输出；实现了增益可调和平衡差分输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信电路的低噪声放大器领域，尤其涉及一种单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器。
技术介绍
近些年来，无线通讯技术在不断的发展，以满足各行各业的不同需求。低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)常用于射频接收系统的前端，对接收系统的整体性能起着至关重要的作用，其需要有一定的增益来放大天线接收到的微弱信号并抑制系统后级电路的噪声干扰，同时自身的噪声系数要低、线性度要高，并且需要将从天线接收到的单端信号转换为差分输出信号。低噪声放大器的设计难点就在于如何将以上这些指标进行折中。目前市场上的LNA主要分为两种，一种是在片外采用单端转差分变压器，将从天线接收到的信号转换为差分信号后送入到LNA中进行信号处理，此时LNA设计成差分输入差分输出结构，这种结构具有很好的对称性，但是宽带片外变压器增加了成本；另外一种是在片内做单端输入、差分输出网络，这种LNA不需要片外变压器，而且可以采用噪声消除、非线性抵消等技术来提高噪声系数和线性度，但是这种结构往往存在差分输出端阻抗不平衡，而导致LNA输出不平衡的差分信号的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的，单端输入双端输出LNA的信号放大增益不足且不可调、以及输出的差分信号不平衡的技术问题，提供了一种单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器，能够实现对输入的单端信号进行增益可
调的差分放大处理，以及输出平衡的差分信号的技术效果。本专利技术提供了一种单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器，包括：单转差放大电路和第一级缓冲电路；所述单转差放大电路包括依次连通的单端输入端、差分放大倍数调节子电路和第一差分输出端，所述第一级缓冲电路包括第一差分输入端和第二差分输出端；所述单转差放大电路用于通过所述单端输入端接收单端输入信号，并通过所述差分放大倍数调节子电路对所述单端输入信号进行滤波放大处理和相位幅度调整，以获得第一差分信号，并通过所述第一差分输出端输出所述第一差分信号；其中，所述差分放大倍数调节子电路包括：与所述单端输入端连接的栅极放大管，与所述栅极放大管连接的源极放大管，一一对应与所述栅极放大管和所述源极放大管连接的第一电阻和第二电阻；所述源极放大管包括多个NMOS单元，通过选择连通所述源极放大管中不同个数的NMOS单元，以调节所述源极放大管相对于所述栅极放大管的尺寸倍数，进而调节所述差分放大倍数调节子电路对所述单端输入信号的差分放大倍数，获得不同放大倍数的第一差分信号；所述第一级缓冲电路用于通过所述第一差分输入端接收所述第一差分信号，并对所述第一差分信号进行滤波和放大处理，以获得第二差分信号，并通过所述第二差分输出端输出所述第二差分信号。可选的，所述差分放大倍数调节子电路还包括：一一对应与所述栅极放大管和所述源极放大管连接的第一NMOS管和第二NMOS管；其中，所述栅极放大管通过所述第一NMOS管与所述第一电阻连接，所述源极放大管通过所述第二NMOS管与所述第二电阻连接；所述第二NMOS管包括多个NMOS单元，当所述源极放大管相对于所述栅极放大管的尺寸倍数被调节时，通过选择连通所述第二NMOS管中不同个
数的NMOS单元，以对应调节所述第二NMOS管相对于所述第一NMOS管的尺寸倍数。可选的，所述第一电阻为可调电阻；当所述源极放大管相对于所述栅极放大管的尺寸倍数被调节时，对应调节所述第一电阻相对于所述第二电阻的电阻倍数。可选的，所述差分放大倍数调节子电路还包括：第一电源输入端、第一偏置电压输入端、第二偏置电压输入端、第三偏置电压输入端、第三电阻、第一电容、第二电容和第一电感；所述第一电源输入端分别连接至所述第一电阻和所述第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第一NMOS管的漏极，所述第二电阻的另一端连接所述第二NMOS管的漏极；所述第一NMOS管的栅极与所述第一偏置电压输入端连接，用于通过所述第一偏置电压输入端输入第一偏置电压；所述第二NMOS管的栅极与所述第二偏置电压输入端连接，用于通过所述第二偏置电压输入端输入第二偏置电压；所述第一NMOS管的源极连接所述共栅放大管的漏极；所述第二NMOS管的源极连接所述共源放大管的漏极；所述共栅放大管的栅极连接所述第三偏置电压输入端；所述共源放大管的栅极通过第三电阻连接所述第三偏置电压输入端或0V电压；所述共栅放大管的源极分别连接所述第一电容的一端、所述第二电容的一端和所述第一电感的一端，所述第一电容的另一端用于输入所述单端输入信号，所述第二电容的另一端连接所述共源放大管的栅极，所述第一电感的另一端接地；所述共源放大管的源极接地。可选的，所述低噪声放大器还包括：第二级缓冲电路；所述第二级缓冲电路包括第二差分输入端和第三差分输出端；所述第二差分输入端与所述第二差分输出端连接；所述第二级缓冲电路用于对所述第一级缓冲电路输出的第二差分信号进行进一步的滤波放大处理和相位幅度调整，以获得第三差分信号，并通过所述
第三差分输出端输出所述第三差分信号；所述第二差分输出端和所述第三差分输出端作为所述低噪声放大器的两个输出端口，用于可选择地输出所述低噪声放大器的差分输出信号。可选的，所述低噪声放大器还包括：开关选择电路；所述开关选择电路与所述第二差分输出端和所述第三差分输出端连接，用于在开关状态改变时选择所述第二差分信号或所述第三差分信号作为所述低噪声放大器的差分输出信号。可选的，所述第一级缓冲电路包括：高通滤波器和全差分放大器；所述高通滤波器的差分输入端连接所述第一差分输入端，所述高通滤波器的差分输出端连接所述全差分滤波器的差分输入端；所述全差分滤波器的差分输出端连接所述第二差分输出端。可选的，所述高通滤波器包括：第三电容、第四电容、第四电阻、第五电阻和第四偏置电压输入端；所述第三电容和所述第四电容的一端用于输入所述第一差分信号，所述第三电容的另一端连接所述第四电阻的一端、还与所述全差分放大器连接，所述第四电容的另一端连接所述第五电阻的一端、还与所述全差分放大器连接，所述第四电阻和第五电阻另一端相连并与所述第四偏置电压输入端连接。可选的，所述全差分放大器包括：第二电源输入端、第六电阻、第七电阻、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管和第五偏置电压输入端；所述第二电源输入端分别连接至所述第六电阻和所述第七电阻的一端，所述第六电阻和所述第七电阻的另一端分别连接所述第三NMOS管和所述第四NMOS管的漏极；所述第三NMOS管的栅极连接所述第三电容；所述第四NMOS管的栅极连接所述第四电容；所述第三NMOS管的源极连接所述第五NMOS管的漏极；所述第四NMOS管的源极连接所述第五NMOS管的漏极；所述第五偏置电压输入端连接所述第五NMOS管的栅极；所述第五NMOS管的源极接地。可选的，所述第二级缓冲电路的结构与所述第一级缓冲电路的结构相同。本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：由于在本专利技术中，单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器，包括：单转差放大电路和第一级缓冲电路；所述单转差放大电路包括依次连通的单端输入端、差分放大倍数调节子电路和第一差分输出端，所述第一级缓冲电路包括第一差分输入端和第二差分输出端；所述单转差放大电路用于通过所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器，其特征在于，包括：单转差放大电路(100)和第一级缓冲电路(200)；所述单转差放大电路(100)包括依次连通的单端输入端(In1)、差分放大倍数调节子电路(101)和第一差分输出端(OUT1+、OUT1‑)，所述第一级缓冲电路(200)包括第一差分输入端(In2+、In2‑)和第二差分输出端(OUT2+、OUT2‑)；所述单转差放大电路(100)用于通过所述单端输入端(In1)接收单端输入信号(SIn)，并通过所述差分放大倍数调节子电路(101)对所述单端输入信号(SIn)进行差分放大，以获得第一差分信号，并通过所述第一差分输出端(OUT1+、OUT1‑)输出所述第一差分信号；其中，所述差分放大倍数调节子电路(101)包括：与所述单端输入端(In1)连接的栅极放大管(Mg)，与所述栅极放大管(Mg)连接的源极放大管(Ms)，一一对应与所述栅极放大管(Mg)和所述源极放大管(Ms)连接的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)；所述源极放大管(Ms)包括多个NMOS单元，通过选择连通所述源极放大管(Ms)中不同个数的NMOS单元，以调节所述源极放大管(Ms)相对于所述栅极放大管(Mg)的尺寸倍数，进而调节所述差分放大倍数调节子电路(101)对所述单端输入信号(SIn)的差分放大倍数，获得不同放大倍数的第一差分信号；所述第一级缓冲电路(200)用于通过所述第一差分输入端(In2+、In2‑)接收所述第一差分信号，并对所述第一差分信号进行滤波放大处理和相位幅度调整，以获得第二差分信号，并通过所述第二差分输出端(OUT2+、OUT2‑)输出所述第二差分信号。...

【技术特征摘要】
1.一种单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器，其特征在于，包括：单转差放大电路(100)和第一级缓冲电路(200)；所述单转差放大电路(100)包括依次连通的单端输入端(In1)、差分放大倍数调节子电路(101)和第一差分输出端(OUT1+、OUT1-)，所述第一级缓冲电路(200)包括第一差分输入端(In2+、In2-)和第二差分输出端(OUT2+、OUT2-)；所述单转差放大电路(100)用于通过所述单端输入端(In1)接收单端输入信号(SIn)，并通过所述差分放大倍数调节子电路(101)对所述单端输入信号(SIn)进行差分放大，以获得第一差分信号，并通过所述第一差分输出端(OUT1+、OUT1-)输出所述第一差分信号；其中，所述差分放大倍数调节子电路(101)包括：与所述单端输入端(In1)连接的栅极放大管(Mg)，与所述栅极放大管(Mg)连接的源极放大管(Ms)，一一对应与所述栅极放大管(Mg)和所述源极放大管(Ms)连接的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)；所述源极放大管(Ms)包括多个NMOS单元，通过选择连通所述源极放大管(Ms)中不同个数的NMOS单元，以调节所述源极放大管(Ms)相对于所述栅极放大管(Mg)的尺寸倍数，进而调节所述差分放大倍数调节子电路(101)对所述单端输入信号(SIn)的差分放大倍数，获得不同放大倍数的第一差分信号；所述第一级缓冲电路(200)用于通过所述第一差分输入端(In2+、In2-)接收所述第一差分信号，并对所述第一差分信号进行滤波放大处理和相位幅度调整，以获得第二差分信号，并通过所述第二差分输出端(OUT2+、OUT2-)输出所述第二差分信号。2.如权利要求1所述的单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器，其特征在于，所述差分放大倍数调节子电路(101)还包括：一一对应与所述栅极放大管(Mg)和所述源极放大管(Ms)连接的第一
\tNMOS管(M1)和第二NMOS管(M2)；其中，所述栅极放大管(Mg)通过所述第一NMOS管(M1)与所述第一电阻(R1)连接，所述源极放大管(Ms)通过所述第二NMOS管(M2)与所述第二电阻(R2)连接；所述第二NMOS管(M2)包括多个NMOS单元，当所述源极放大管(Ms)相对于所述栅极放大管(Mg)的尺寸倍数被调节时，通过选择连通所述第二NMOS管(M2)中不同个数的NMOS单元，以对应调节所述第二NMOS管(M2)相对于所述第一NMOS管(M1)的尺寸倍数。3.如权利要求1或2所述的单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器，其特征在于，所述第一电阻(R1)为可调电阻；当所述源极放大管(Ms)相对于所述栅极放大管(Mg)的尺寸倍数被调节时，对应调节所述第一电阻(R1)相对于所述第二电阻(R2)的电阻倍数。4.根据权利要求1所述的一种单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器，其特征在于，所述差分放大倍数调节子电路(101)还包括：第一电源输入端(VDD1)、第一偏置电压输入端(VB1)、第二偏置电压输入端(VB2)、第三偏置电压输入端(VB3)、第三电阻(R3)、第一电容(C1)、第二电容(C2)和第一电感(Lext)；所述第一电源输入端(VDD1)分别连接至所述第一电阻(R1)和所述第二电阻(R2)的一端，所述第一电阻(R1)的另一端连接所述第一NMOS管(M1)的漏极，所述第二电阻(R2)的另一端连接所述第二NMOS管(M2)的漏极；所述第一NMOS管(M1)的栅极与所述第一偏置电压输入端(VB1)连接，用于通过所述第一偏置电压输入端(VB1)输入第一偏置电压；所述第二NMOS管(M2)的栅极与所述第二偏置电压输入端(VB2)连接，用于通过所述第二偏置电压输入端(VB2)输入第二偏置电压；所述第一NMOS管(M1)的源极连接所述共栅放大管(Mg)的漏极；所述第二NMOS管(M2)的源极连接所述共源放大管(Ms)的漏极；所述共栅放大管(Mg)的栅极连接所述第三偏置电压输入端(VB3)；所述共源放大管(Ms)的栅极通过第三
\t电阻(R3)连接所述第三偏置电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张科峰，逯召静，余杨，
申请(专利权)人：武汉芯泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42