本发明专利技术公开了一种电阻反馈式噪声消除宽带低噪声跨导放大器，属于集成电路领域。该放大器为差分输入/输出结构，包括电阻反馈输入级、电流镜放大级级、噪声消除辅助级、负阻级；射频信号VRF+由输入级输入，然后分为两路的信号流向：主路径上，经过输入管转化为电流信号，然后经过电流镜的放大和负阻管的倍增作用，信号传递到输出节点Iout+；噪声消除辅助路径上，输入信号经过反相器的转化，转为信号电流传递到输出节点Iout-，两路差分电流信号为等幅反向信号。本发明专利技术可以在较宽的频带内显著提高跨导放大器的增益，改善噪声、线性度性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路领域，尤其涉及一种低噪声跨导放大器。
技术介绍
随着GHz频带内众多通讯协议的广泛应用（比如3-4G移动通信，WIFI，以及蓝牙 等），兼容多协议的软件无线电技术变得愈发重要。对应地，对宽带射频收发技术的研发变 得日益迫切。同时注意到伴随着CMOS工艺的等比例缩减，CMOS晶体管的线性度却由于电 源电压递减和迀移率的退化而恶化。 过去很长一段时间，电路设计者习惯于使用电压信号变量来分析表征电路的特 性，即一种基于电压域的电路设计技术理念。随着射频集成电路工作频率越来越高，在高速 和低压低功耗的应用环境中，电压模式电路已不能很好地应对电路信号的处理，非线性等 缺点逐渐暴露出来。而以电流为信号变量表征载体的电流模式电路可以解决电压模式电路 在速度、带宽、低压、低功耗方面的瓶颈。近年来，电流模式电路在模拟/混合信号处理中的 潜在优势正逐渐被挖掘，并快速推动基于电流域工作的电路设计技术的发展。目前，在射频 集成电路领域以电流模式工作的电路比较有代表性的如电流镜式低噪声放大器，电流换向 型混频器等。 尤其近年来，以跨导器、电流换向型无源混频器为组成单元的射频接收前端，以良 好的噪声、线性特性赢得了学术界和产业界的广泛关注和研发投入。如图1所示，该跨导器 位于接收链路的第一级，其噪声至关重要，所以在宽带内的噪声优化问题成为了宽带接收 技术的首要难点。此外，低噪声的获得也不能用大功耗来交换，因为低功耗一直是芯片设计 的基本出发点。 迄今为止，对低噪声跨导器的研发普遍借鉴了低噪声放大器的设计技术。典型 代表如图2所示，为德州农工大学使用噪声消除技术设计的基于电压域放大的低噪声跨 导器(H.M.Geddada,et.al. , "Wide-bandinductorlesslow-noisetransconductance amplifierswithhighlarge-signallinearity, "IEEEtrans.microwavetheoryand techn. ,vol. 62,no. 7, 2014)。该研宄取得了优越的噪声性能，以及良好的线性特性。但是 该电路结构存在较多的电压-电流转换，制约了其线性性能。也注意到澳门大学的研宄 者直接使用电阻反馈的NMOS、PM0S反相器结构作为跨导器，如图3所示（ZhichengLin; Pui-InMak；Martins, 1. 4-mff59. 4-dB-SFDR2. 4-GHzZigBee/WPANReceiverExploiting a"Split-LNTA+50%L0"Topologyin65-nmCMOS,IEEEtrans.microwavetheoryand techn. ,Volume:62,Issue:7. 2014)。注意到此结构存在输入匹配和噪声的紧密相关关系， 使得两个性能之间很难同时满足设计需求。
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噪声指数、高线性、又具有 低功耗的宽带低噪声跨导放大器。 本专利技术采用以下技术手段解决上述技术问题的：如图4所示，一种电阻反馈式噪 声消除宽带低噪声跨导放大器，其结构如图4所示，整体电路为镜像对称结构，包括呈镜像 对称的第一电阻反馈共源输入级和第二电阻反馈共源输入级、呈镜像对称的第一电流镜放 大级和第二电流镜放大级、呈镜像对称的第一负阻级和第二负阻级、呈镜像对称的第一噪 声消除辅助级和第二噪声消除辅助级； 所述第一电阻反馈共源输入级包括NMOS晶体管Mnl、Mn2、电流源晶体管Mbias及反馈 电阻RF，第一电流镜放大级包括PMOS管Mp4、Mp5，所述第一噪声消除辅助级包括NMOS晶体管 Mn3和PMOS晶体管Mp3，所述第一负阻级包括晶体管Mp6;所述第二电阻反馈共源输入级包括 NMOS晶体管Mnl，、Mn2，、电流源晶体管Mbias，和反馈电阻RF，，第二电流镜放大级包括PMOS晶体 管Mp4,、Mp5，，所述第二噪声消除辅助级包括NMOS晶体管Mn3，和PMOS晶体管Mp3，，所述第二负 阻级包括晶体管Mp6,； 所述共源输入晶体管Mnl的源极接地，其栅极通过节点A接至电阻RF负端，其漏极 通过节点B连接至反馈晶体管Mn2栅极； NMOS管M"2的源极连接至电阻R游正端和电流源晶体管Mbias的漏极，晶体管Mbias 的源极接地，NMOS管Mn2的漏极连接至电源VDD; 所述NMOS管Mn3的源极连接至地，其栅极连接至节点A，其漏极通过节点C连接至 PMOS管Mp3的漏极；所述PMOS管Mp3的栅极通过隔直电容Cb连接至节点A，其源极连接至电 源VDD，电源Vb为Mp3提供偏置电压； 所述PMOS管Mp4的漏极与栅极都连接至节点B，其源极连接至电源VDD;所述PMOS 管Mp5的栅极连接至节点B，其漏极通过节点C'连接至第二噪声消除辅助级的NMOS管Mn3， 的漏极，其源极连接至电源VDD; 所述晶体管Mp6的漏极连接至节点B，其栅极连接至第二负阻级的晶体管Mp6，的漏 极，其源极连接至电源VDD; 所述第二电阻反馈共源输入级、第二电流镜放大级、第二负阻级及第二噪声消除 辅助级的结构与其呈镜像的相应结构的连接关系相同，节点A'、B'、C'分别为节点A、B、C 的镜像对称节点； 如图5所示，省去偏置和隔直电容后的低噪声跨导放大器的差分信号Vin+由节点 A输入，然后分为两路的信号流向：主路径上，经过第一电阻反馈输入级转化为电流信号， 然后经过第一电流镜放大级的放大作用、第一负阻级的倍增作用、信号传递到输出节点C' ； 辅助路径上，信号Vin-由节点A'输入，经过第二噪声消除辅助级转为信号电流传递到输出 节点C' ；两条路径的信号电流进行同相叠加产生输出信号1。_。同理，差分信号Vin-由节 点A'输入，然后分为两路的信号流向：主路径上，经过第二电阻反馈输入级转化为电流信 号，然后经过第二电流镜放大级的放大作用、第二负阻级的倍增作用、信号传递到输出节点 C;辅助路径上，信号Vin+由节点A输入，经过第一噪声消除辅助级转为信号电流传递到输出 节点C;两条路径的信号电流进行同相叠加产生输出信号1__;由此，获得输出端共模信号 I〇Ut。 本专利技术一种电阻反馈式噪声消除宽带低噪声跨导放大器的噪声消除原理可以如 是理解：如图5所示，Mnl的沟道热噪声在节点B产生正向的热噪声电压，该噪声电压经过 主路径上，经电流镜Mp4、Mp5的放大和负阻管Mp6的倍增作用，噪声电压被反向传递到输出节 点c' ；B节点的正向热噪声电压同时经过反馈晶体管M&传递到辅助路径上，并经过反相器Mn3、Mp3的转化，转为反向的噪声电流传递到输出节点C;这两个噪声电压信号为等幅反向， 通过取两路差分信号，Mnl的沟道热噪声在输出端口得以消除。 作为优化的结构，本专利技术一种电阻反馈式噪声消除宽带低噪声跨导放大器还包含 了共模反馈电路CMFB，该共模反馈电路的输入端连接到节点C、C'。通过检测输出节点Iwt 的共模电压，并与VDD/2的参考电压比较，得到的误差信号来调整Mn3的栅极偏置电 压，使得1_的静态偏置电压稳定在VDD/2附近，以获得好的线性摆幅。而且，电路主本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电阻反馈式噪声消除宽带低噪声跨导放大器，整体电路结构为镜像对称结构，其特征在于，包括呈镜像对称的第一电阻反馈共源输入级和第二电阻反馈共源输入级、呈镜像对称的第一电流镜放大级和第二电流镜放大级、呈镜像对称的第一负阻级和第二负阻级、呈镜像对称的第一噪声消除辅助级和第二噪声消除辅助级；差分信号Vin+由第一电阻反馈共源输入级输入，然后分为两路的信号流向：主路径上，经过第一电阻反馈共源输入级转化为电流信号，然后经过第一电流镜放大级的放大作用、第一负阻级的倍增作用后，信号传递到输出节点C'；辅助路径上，信号Vin‑由第二电阻反馈共源输入级输入，经过第二噪声消除辅助级转为信号电流传递到输出节点C'；两条路径的信号电流进行同相叠加产生输出信号Iout+；差分信号Vin‑由第二电阻反馈共源输入级输入，然后分为两路的信号流向：主路径上，经过第二电阻反馈共源输入级转化为电流信号，然后经过第二电流镜放大级的放大作用、第二负阻级的倍增作用后，信号传递到输出节点C；辅助路径上，信号Vin+由第一电阻反馈共源输入级输入，经过第一噪声消除辅助级转为信号电流传递到输出节点C；两条路径的信号电流进行同相叠加产生输出信号Iout‑；由此，获得输出端共模信号Iout。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭本青，陈俊，文光俊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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