一种基于交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器电路制造技术

一种交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器，包括CG输入级、级联级、电阻负载级，CG输入级包括NMOS管M2，级联级包括NMOS管M3。电阻负载级包括电阻RL1和RL，M2的源极通过节点X连接至地，漏极接至电阻RL1负端，RL1正端接至电源VDD，M3的漏极连接至电阻RL2负端，RL2正端接至电源VDD，射频输入信号Vi从节点X输入，从M2的漏极输出信号Vout+，从M3的漏极输出信号Vout-，M3的栅极通过耦合电容连接节点X，M2的栅极通过耦合电容连接M3的源极，串联的信号源和信号源内阻通过耦合电容串接于节点X，Vb2、Vb3分别通过偏置电阻为M2和M3提供偏置电压。本发明专利技术的优点在于：通过在CG输入级和级联级之间使用电容交叉耦合反馈技术，使放大器获得低的噪声指数的同时又具有低功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器电路
本专利技术属于集成电路领域，尤其涉及一种低噪声放大器。
技术介绍
随着当今各种制式通讯协议的广泛应用(比如数字电视，WIFI，以及蓝牙等)，兼容多个通信协议的软件无线电技术变得越发重要。正因如此，近年来业界对宽带收发技术的研发与日俱增。因为LNA(低噪声放大器)通常是接收机的第一级，其噪声至关重要，所以在宽带内的LNA噪声优化问题成为了宽带接收技术的关键。此外，低噪声的获得也不能用大功耗来交换，因为低功耗同样是芯片设计的重要主题。迄今为止，有两种普遍使用的宽带LNA拓扑：一种是单端共栅(CG)LNA，另一种是共栅-共源(CG-CS)LNA。两种结构都采用了共栅极输入结构，具备大的带宽和良好的隔离特性。注意到单端CGLNA的噪声较大，可以利用如图1所示的电容交叉耦合(CCC)反馈加以改善(W.Zhuo,X.Li,S.Shekhar,S.H.K.Embabi,J.PinedadeGyvez,D.J.Allstot,andE.Sanchez-Sinencio,“Acapacitorcross-coupledcommon-gatelownoiseamplifier,”IEEETrans.CircuitsSyst.II,ExpressBriefs,vol.52,no.12,pp.875–879,Dec.2005.)。不幸的是，CCCCGLNA需要一个片外的巴伦来将单端输入转换为差分输入。但是宽带的片外无源巴伦通常都有高的损耗，这对接收机的噪声极其不利。通常地，为了驱动后级的差分混频器和从天线接收单端信号，巴伦LNA显得特别有吸引力。综合起来，这使得如图2所示的巴伦CG-CSLNA更具竞争力(S.C.Blaakmeer,E.A.M.Klumperink,D.M.W.Leenaerts,andB.Nauta,“Widebandbalun-LNAwithsimultaneousoutputbalancing,noise-cancelinganddistortion-canceling,”IEEEJ.Solid-StateCircuits,vol.43,no.6,pp.1341–1350,Jun.2008)。此外，它的噪声消除特性使得兼有良好的线性度。即便如此，为了获得低的噪声指数，其CS级将消耗大的功率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种能够获得低的噪声指数、又具有低功耗的交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器。本专利技术采用以下技术手段解决上述技术问题的：一种交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器，包括CG输入级、级联级、电阻负载级；所述CG输入级包括NMOS管M2，级联级包括NMOS管M3。电阻负载级包括电阻RL1和电阻RL，NMOS管M2的源极通过节点X连接至地，NMOS管M2的漏极连接至电阻RL1负端，电阻RL1正端接至电源VDD，NMOS管M3的栅极通过耦合电容连接到节点X，NMOS管M2的栅极通过耦合电容连接到节点M，节点M连接到NMOS管M3的源极，依次串联的信号源Vs和信号源内阻Rs，通过耦合电容串接于节点X，NMOS管M3的漏极连接至电阻RL2负端，电阻RL2正端接至电源VDD，射频输入信号Vi从节点X处输入，Vb2、Vb3分别通过偏置电阻为NMOS管M2和M3提供偏置电压，从NMOS管M2的漏极输出信号Vout+，从NMOS管M3的漏极输出信号Vout-。作为进一步优化的，所述CG输入级还包括电感Ls，NMOS管M2的源极通过节点X连接至电感Ls正端，电感Ls负端连接到地。作为优化的结构，本专利技术一种交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器还包括堆叠结构的CS输入级，所述堆叠结构的CS输入级包括NMOS管M1、PMOS管M4。所述NMOS管M1、PMOS管M4的栅极均通过隔直电容连接到节点X，NMOS管M1的源极连接到地，M4源极连接至电源VDD，NMOS管M1和PMOS管M4的漏极连接到节点M，NMOS管M1的衬底直接连接于节点X，PMOS管M4的衬底通过隔直电容连接于节点X，且PMOS管M4的衬底通过偏置电阻连接于电源VDD，Vb1、Vb4分别通过大的偏置电阻为NMOS管M1和PMOS管M4提供偏置电压，射频输入信号从CG输入极的NMOS管M2的源极输入，一路经过CG输入级同相放大后于NMOS管M2的漏极输出信号Vout+，另一路经过堆叠结构的CS输入级反相放大后于NMOS管M3的漏极输出信号Vout-。本专利技术的优点在于：通过在CG输入级的晶体管和级联级的晶体管之间使用电容交叉耦合反馈技术，低噪放的跨导得以提升。此外，堆叠结构的CS输入级的晶体管的体效应被利用进一步增大跨导，使得本专利技术有显著降低电路功耗和低电源电压工作的优点，并可以在宽带内获得较高的增益，以及较低的噪声指数。附图说明图1是现有的电容交叉耦合反馈共栅输入低噪声放大器原理图；图2是现有的共栅-共源巴伦低噪声放大器原理图；图3是本专利技术一种交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器的原理图；图4是本专利技术一种交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器的增益结果曲线；图5是本专利技术一种交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器的噪声结果曲线图6是本专利技术一种交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器的IIP3结果图具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。请参阅图3，整体上，本专利技术一种交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器为宽带CMOSCG-CS结构，包括CG输入级、级联级、电阻负载级。CG输入级包括NMOS管M2和电感Ls，级联级包括NMOS管M3。电阻负载级包括电阻RL1和电阻RL2。NMOS管M2的源极通过节点X连接至电感Ls正端，电感Ls负端连接到地。NMOS管M2的漏极连接至电阻RL1负端，电阻RL1正端接至电源VDD。特别地，NMOS管M3的栅极通过耦合电容连接到节点X，NMOS管M2的栅极通过耦合电容连接到节点M，节点M连接到NMOS管M3的源极。依次串联的信号源Vs和信号源内阻Rs，通过耦合电容串接于节点X。NMOS管M3的漏极连接至电阻RL2负端，电阻RL2正端接至电源VDD。射频输入信号Vi从节点X处输入，Vb2、Vb3分别通过大的偏置电阻为NMOS管M2和M3提供偏置电压，从NMOS管M2的漏极输出信号Vout+，从NMOS管M3的漏极输出信号Vout-。作为优化的结构，本专利技术一种交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器还包括堆叠结构的CS输入级。所述堆叠结构的CS输入级包括NMOS管M1、PMOS管M4。所述NMOS管M1、PMOS管M4的栅极均通过隔直电容连接到节点X。NMOS管M1的源极连接到地，M4源极连接至电源VDD。NMOS管M1和PMOS管M4的漏极连接到节点M。NMOS管M1的衬底直接连接于节点X，PMOS管M4的衬底通过隔直电容连接于节点X，且PMOS管M4的衬底通过偏置电阻连接于电源VDD。Vb1、Vb4分别通过大的偏置电阻为NMOS管M1和PMOS管M4提供偏置电压。射频输入信号从CG输入极的NMOS管M2的源极输入，一路经过CG输入级同相放大后于NMOS管M2的漏极输出信号Vout+，另一路经过堆叠结构的CS输入级反相放大后于NMOS管M3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器，包括CG输入级、级联级、电阻负载级，所述CG输入级包括NMOS管M2，级联级包括NMOS管M3。电阻负载级包括电阻RL1和电阻RL，所述NMOS管M2的源极连接节点X，NMOS管M2的漏极连接至电阻RL1负端，电阻RL1正端接至电源VDD，NMOS管M3的漏极连接至电阻RL2负端，电阻RL2正端接至电源VDD，射频输入信号Vi从节点X处输入，从NMOS管M2的漏极输出信号Vout+，从NMOS管M3的漏极输出信号Vout‑，其特征在于：所述NMOS管M3的栅极通过耦合电容连接到节点X，NMOS管M2的栅极通过耦合电容连接到节点M，节点M连接到NMOS管M3的源极，依次串联的信号源Vs和信号源内阻Rs，通过耦合电容串接于节点X，Vb2、Vb3分别通过偏置电阻为NMOS管M2和M3提供偏置电压。

【技术特征摘要】
1.一种基于交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器电路，包括CG输入级、级联级、电阻负载级，所述CG输入级包括NMOS管M2，级联级包括NMOS管M3；电阻负载级包括电阻RL1和电阻RL2，所述NMOS管M2的源极连接节点X，NMOS管M2的漏极连接至电阻RL1负端，电阻RL1正端接至电源VDD，NMOS管M3的漏极连接至电阻RL2负端，电阻RL2正端接至电源VDD，射频输入信号Vi从节点X处输入，从NMOS管M2的漏极输出信号Vout+，从NMOS管M3的漏极输出信号Vout-，其特征在于：所述NMOS管M3的栅极通过耦合电容连接到节点X，NMOS管M2的栅极通过耦合电容连接到节点M，节点M连接到NMOS管M3的源极，依次串联的信号源Vs和信号源内阻Rs，通过耦合电容串接于节点X，Vb2、Vb3分别通过偏置电阻为NMO...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭本青，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34