一种准单片低噪声放大器设计方法技术

本发明专利技术公开了一种准单片低噪声放大器设计方法，放大器的有源器件和无源器件分别制作成管芯芯片和无源单片，两块芯片再通过焊盘和键合金线连接形成完整电路。采用本发明专利技术准单片技术制作的低噪声放大器，将大部分作为低噪声管芯匹配电路和偏置电路的无源电路进行单片化集成，少量退耦用电感电容外置。配合不同的低噪声管芯，设计无源匹配电路的成本仅为有源电路的1/8～1/10，且各工艺线的无源电路制作工艺成熟、成品率高，这种设计方法不受特定工艺限制，有广泛的应用性。制作出的电路既拥有单片集成电路一直性好的特点，也有混合集成电路设计灵活的优点，体积比单纯混合集成电路缩小50％～60％，拥有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于微波集成电路领域。
技术介绍
低噪声放大器（LNA)被广泛应用于各种微波组件和接收系统中，是决定微波射频 系统噪声和灵敏度的关键器件。 到目前为止，传统的低噪声放大器分为两种，一种基于集成电路与分离元件的混 合集成电路，通过分立元件组成，优点是设计灵活、成本低，缺点是体积大、调试量大；另外 一种是单片集成电路，将所有元器件集成在一个芯片上，优点是一致性好、体积小，缺点是 开发成本高、受特定工艺限制多。 采用准单片技术制作的低噪声放大器，将大部分作为低噪声管芯匹配电路和偏置 电路的无源电路进行单片化集成，少量退耦用电感电容外置。配合不同的低噪声管芯，设计 无源匹配电路的成本仅为有源电路的1/8?1/10,且各工艺线的无源电路制作工艺成熟、 成品率高，这种设计方法不受特定工艺限制，有广泛的应用性。制作出的电路既拥有单片集 成电路一直性好的特点，也有混合集成电路设计灵活的优点，体积比单纯混合集成电路缩 小50 %?60%。拥有广泛的应用前景。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提出，实现有源电路与无源 电路分开设计，自由组合。 技术方案：本专利技术采用的技术方案为，放大器 的有源器件和无源器件分别制作成管芯芯片和无源单片，两块芯片再通过焊盘和键合金线 连接形成完整电路。 优选地，所述管芯芯片内设有晶体管，所述无源单片内设有电阻、电容和电感。 优选地，所述管芯芯片包括增强型N-pHEMT，其栅极为输入端，源极接地。 优选地，所述无源单片包括，第一电感的一端以及第一电容的一端连接，第一电容 的另一端接地，第一电感的另一端与输出端连接，从电源到地之间依次串联着第二电阻和 第二电容，第二电容与第二电阻的公共端连接到输出端，在输出端与输入端之间连接着作 为负反馈回路的第一电阻。 有益效果：采用本专利技术准单片技术制作的低噪声放大器，将大部分作为低噪声管 芯匹配电路和偏置电路的无源电路进行单片化集成，少量退耦用电感电容外置。配合不同 的低噪声管芯，设计无源匹配电路的成本仅为有源电路的1/8?1/10,且各工艺线的无源 电路制作工艺成熟、成品率高，这种设计方法不受特定工艺限制，有广泛的应用性。制作出 的电路既拥有单片集成电路一直性好的特点，也有混合集成电路设计灵活的优点，体积比 单纯混合集成电路缩小50 %?60%。拥有广泛的应用前景。 【附图说明】 图1为实施例1的单级GaAs丽1C低噪声放大器的电路图； 图2为实施例1准单片低噪声放大器输入驻波的测试仿真结果与混合集成电路的 对比图； 图3为实施例1准单片低噪声放大器输出驻波的测试仿真结果与混合集成电路的 对比图； 图4为实施例1准单片低噪声放大器增益的测试仿真结果与混合集成电路的对比 图； 图5为实施例1分离的管芯芯片和无源单片结构示意图； 图6为实施例2的单级GaAs丽1C低噪声放大器的电路图； 图7为实施例2的增益图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明 本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各 种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 实施例1 :无源器件是电路中不可缺少的部分，但也是设计电路时最为复杂和困 难的部分。不同的电阻、电容或电感会使电路具备不同的性能。在设计一些常用电路时，例 如LNA，都是在给定电路性能参数的情况下进行设计。 众所周知，芯片的面积大小直接影响成本，而无源器件尤其是电感，又是占用面积 最多的部分。在实际设计时，往往在电路达到最佳性能时的无源器件，由于成本面积问题而 无法使用。此时又要重新调整无源器件的参数，以满足成本面积和工艺的条件下达到最佳 性能。整个设计周期长，设计程序繁琐。 另一方面，在电路设计时，有源器件容易受到电磁场的影响，而无源器件中的电容 或电感由于来回充放电，极易造成电磁干扰。尤其是在微波射频这种高频工作状态下，电磁 干扰更为明显。 本专利技术将电路的有源器件部分和无源器件部分，相互分开各自单独设计。有源器 件部分单独做在管芯芯片上，这样管芯可以单独设计，不必顾虑无源器件的尺寸面积及电 磁干扰。这是因为无源器件可以在另一块芯片上单独制作，形成无源单片。无源单片和管 芯上均设置有焊盘，两者通过焊盘和金线连接形成完整的电路。 下面以单级GaAs丽1C低噪声放大器为例，如图1所示，该电路包括增强型 N-pHEMT管T1，其栅极为输入端Pin，源极接地，而漏极同时与第一电感L1的一端以及第一 电容C1的一端连接。第一电容C1的另一端接地，第一电感L1的另一端与输出端Pout连 接。从5V直流电源到地之间依次串联着第二电阻R2和第二电容C2,第二电容C2与第二电 阻R2的公共端连接到输出端Pout。在输出端Pout与输入端Pin之间连接着作为负反馈回 路的第一电阻R1。 管芯芯片为GaAs增强型N-pHEMT管，采用负反馈结构，原始参数如图示意。将图 示中的Rl、R2、Cl、C2、L1集成在GaAs无源单片上，参数如表1示意，其中，R1是负反馈电 阻，R2是偏置电阻，L1同时作为负反馈电感及退耦电感，Cl、C2是退耦电容，同时增加电路 的稳定性。无源匹配电路在与管芯不同的GaAs工艺线制作。 表 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种准单片低噪声放大器设计方法，其特征在于，放大器的有源器件和无源器件分别制作成管芯芯片和无源单片，两块芯片再通过焊盘和键合金线连接形成完整电路。

【技术特征摘要】
1. 一种准单片低噪声放大器设计方法，其特征在于，放大器的有源器件和无源器件分 别制作成管巧巧片和无源单片，两块巧片再通过焊盘和键合金线连接形成完整电路。2. 根据权利要求1所述的准单片低噪声放大器设计方法，其特征在于，所述管巧巧片 内设有晶体管，所述无源单片内设有电阻、电容和电感。3. 根据权利要求2所述的准单片低噪声放大器设计方法，其特征在于，所述管巧巧片 包括增强型N-pHEMT (T1)，其栅极为输入端（Pin)，源极接地。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈一鸣，程冰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32