一种跨阻放大器制造技术

本发明专利技术公开一种共栅输入式低功耗跨阻放大器，属于集成电路领域。该放大器为差分输入/输出结构，包括共栅输入级、负载级、反馈级；射频差分信号Vin+/‐由共栅输入级源端输入，然后转换为信号电流，在负载级进一步转化为电压信号并形成输出差分信号Vout+/‐。该输出电压信号又被反馈级采样反馈到共栅输入级的源端，以提高等效输入跨导。而且共栅输入级采用电容交叉耦合方式又进一步提升等效输入跨导。本发明专利技术可以用较低的功耗实现高性能的跨阻放大器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路领域，尤其涉及一种跨阻放大器设计技术。
技术介绍
当前，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。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，即一种基于电压模的电路设计技术理念。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模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研究也取得不少突破。其中，最有代表性的就是基于电流模的射频接收前端电路。它以跨导器、电流换向型无源混频器、基带跨阻放大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。跨导器位于接收链路的第一级，将电压信号转换为电流，电流换向型混频器对射频电流进行变频，同时在电流域对于阻塞干扰信号进行滤波，而跨阻放大器位于末级，将变频后的基带电流信号转化为电压信号给后面的A/D转换器。如图1所示，该跨阻放大器可以基于运放，采用电压并联负反馈结构来实现。另一方面。也注意到澳门大学的研究者使用电阻反馈的NMOS、PMOS反相器作为跨导器。如图2所示，而末级的跨阻放大器则采用简洁的共栅级输入结构，其中电流源M5、M6提供电路偏置(ZhichengLin；Pui-InMak；Martins,1.4-mW59.4-dB-SFDR2.4-GHzZigBee/WPANReceiverExploitinga“Split-LNTA+50％LO”Topologyin65-nmCMOS，IEEEtrans.microwavetheoryandtechn.,Volume:62,Issue:7.2014)。综合以上二种跨阻放大器结构，我们可以看到，基于运放的跨阻放大器，开环增益大，但是带宽会受到一定限制。采用共栅级输入结构简单，但是为了降低输入电阻，意味着器件必须具备大的尺寸，或者消耗大的功耗来等效获得高的跨导，这对于高性能集成电路来说都是要尽量避免的。尤其对于基带数据率带宽较高的要求下，该电路设计要求变得尤为苛刻。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提出了一种采用较低的功耗实现高性能的跨阻放大器。本专利技术采用的技术方案是：一种跨阻放大器，包括：第一共栅输入级、第二共栅输入级、第一负载级、第二负载级、第一反馈级、第二反馈级、第一耦合电容、第二耦合电容、第三耦合电容以及第四耦合电容；第一共栅极的第一端输入第一差分信号Vin+，第一共栅极的第一端还接第一耦合电容第一端，第一共栅极的第二端接第一负载级第一端，第一共栅极的第三端接偏置电压Vb1，第一共栅极的第三端还接第二耦合电容第一端；第一共栅极的第二端接第一负载级的第一端；第一共栅极的第一端还接第一反馈级第一端；所述第一反馈级第二端接偏置电压Vb2，第一反馈级第三端接电源VDD，第一反馈级第二端还接第三耦合电容第一端，所述第三耦合电容第二端接第一共栅极的第二端；所述第一负载级的第一端作为跨阻放大器的第一输出端，第一负载级第二端接第二负载级的第二端，所述第二负载级的第一端接第二共栅极的第一端，第二负载级第一端作为跨阻放大器的第二输出端；所述第二共栅极的第二端接偏置电压Vb1，第二共栅极的第二端还接第一耦合电容第二端，第二共栅极的第三端输入第二差分信号Vin-，第二共栅极的第三端还接第二耦合电容第二端；第二共栅极的第一端接第二负载级第一端；第二共栅极的第三端还接第二反馈级第一端；所述第二反馈级第二端接偏置电压Vb2，第二反馈级第三端接电源VDD，第二反馈级第二端还接第四耦合电容第一端，所述第四耦合电容第二端接第二共栅极的第一端。进一步地，所述第一共栅极包括第一晶体管，所述第一晶体管源极作为第一共栅极的第一端接信号Vin+，第一晶体管栅极作为第一共栅极的第三端接偏置电压Vb1，第一晶体管漏极作为第一共栅极的第二端。进一步地，所述第二共栅极包括第二晶体管，所述第二晶体管源极作为第二共栅极的第三端接信号Vin-，第二晶体管栅极作为第二共栅极的第二端接偏置电压Vb1，第二晶体管漏极作为第二共栅极的第一端。进一步地，所述第一反馈级包括：第三晶体管，第三晶体管的栅极作为第一反馈级第二端接偏置电压Vb2，第三晶体管的源极作为第一反馈级第三端接电源VDD，第三晶体管的漏极作为第一反馈级第二端。进一步地，所述第二反馈级包括：第四晶体管，第四晶体管的栅极作为第二反馈级第二端接偏置电压Vb2，第四晶体管的源极作为第一反馈级第三端接电源VDD，第四晶体管的漏极作为第一反馈级第二端。本专利技术的有益效果：本专利技术的一种跨阻放大器，包括：第一共栅输入级、第二共栅输入级、第一负载级、第二负载级、第一反馈级、第二反馈级、第一耦合电容、第二耦合电容、第三耦合电容以及第四耦合电容；射频差分信号Vin+/-由第一共栅输入级、第二共栅输入级的源级输入，然后转换为信号电流，在第一负载级、第二负载级进一步转化为电压信号并形成输出差分信号Vout+/-；该输出差分信号Vout+/-又被反馈级采样反馈到第一反馈级、第二反馈级的源级，以提高等效输入跨导，使得电流源晶体管在提供偏置电路外，还用以提供负反馈作用，取得功能上的合二为一；而且第一共栅输入级、第二共栅输入级的源级采用第一耦合电容、第二耦合电容交叉耦合方式又进一步提升等效输入跨导，使得电路可以在低功耗下，显著降低CMOS跨导放大器的输入电阻，提供高的输入等效跨导。附图说明图1是基于运放原理的跨阻器构成的电流模射频接收前端原理图；图2是基于共栅输入跨阻器的射频接收前端原理图；图3是本专利技术一种低功耗跨阻放大器的原理图；图4是本专利技术一种低功耗跨阻放大器的输入阻抗结果曲线；图5是本专利技术一种低功耗跨阻放大器的噪声结果曲线；图6是本专利技术一种低功耗跨阻放大器的IIP3结果图。具体实施方式为便于本领域技术人员理解本专利技术的
技术实现思路
，下面结合附图对本
技术实现思路
进一步阐释。如图3所示，为本专利技术提供的技术方案：一种跨阻放大器，包括：第一共栅输入级、第二共栅输入级、第一负载级、第二负载级、第一反馈级、第二反馈级、第一耦合电容、第二耦合电容、第三耦合电容以及第四耦合电容。所述第一共栅极包括第一晶体管M1，M1源极作为第一共栅极的第一端接差分信号Vin+，M1栅极作为第一共栅极的第三端接偏置电压Vb1，M1漏极作为第一共栅极的第二端。所述第二共栅极包括第二晶体管M2，M2源极作为第二共栅极的第三端接差分信号Vin-，M2栅极作为第二共栅极的第二端接偏置电压Vb1，M2漏极作为第二共栅极的第一端。所述第一负载级包括第一负载电阻RL1，RL1的第一端作为第一负载级的第一端，也是本申请跨阻放大器的第一输出端，RL1的第二端作为第一负载级的第二端。所述第二负载级包括第二负载电阻RL2，RL2的第一端作为第二负载级的第一端，也是本申请跨阻放大器的第二输出端，RL2的第二端作为第二负载级的第二端。所述第一反馈级包括：第三晶体管M3，M3的栅极作为第一反馈级第二端接偏置电压Vb2，M3的源极作为第一反馈级第三端接电源VDD，M3的漏极作为第一反馈级第二端。所述第二反馈级包括：第四晶体管M4，M4的栅极作为第二反馈级第二端接偏置电压Vb2，M4的源极作为第一反馈级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跨阻放大器，其特征在于，包括：第一共栅输入级、第二共栅输入级、第一负载级、第二负载级、第一反馈级、第二反馈级、第一耦合电容、第二耦合电容、第三耦合电容以及第四耦合电容；第一共栅极的第一端输入第一差分信号Vin+，第一共栅极的第一端还接第一耦合电容第一端，第一共栅极的第二端接第一负载级第一端，第一共栅极的第三端接偏置电压Vb1，第一共栅极的第三端还接第二耦合电容第一端；第一共栅极的第二端接第一负载级的第一端；第一共栅极的第一端还接第一反馈级第一端；所述第一反馈级第二端接偏置电压Vb2，第一反馈级第三端接电源VDD，第一反馈级第二端还接第三耦合电容第一端，所述第三耦合电容第二端接第一共栅极的第二端；所述第一负载级的第一端作为跨阻放大器的第一输出端，第一负载级第二端接第二负载级的第二端，所述第二负载级的第一端接第二共栅极的第一端，第二负载级第一端作为跨阻放大器的第二输出端；所述第二共栅极的第二端接偏置电压Vb1，第二共栅极的第二端还接第一耦合电容第二端，第二共栅极的第三端输入第二差分信号Vin‑，第二共栅极的第三端还接第二耦合电容第二端；第二共栅极的第一端接第二负载级第一端；第二共栅极的第三端还接第二反馈级第一端；所述第二反馈级第二端接偏置电压Vb2，第二反馈级第三端接电源VDD，第二反馈级第二端还接第四耦合电容第一端，所述第四耦合电容第二端接第二共栅极的第一端。...

【技术特征摘要】
1.一种跨阻放大器，其特征在于，包括：第一共栅输入级、第二共栅输入级、第一负载级、第二负载级、第一反馈级、第二反馈级、第一耦合电容、第二耦合电容、第三耦合电容以及第四耦合电容；第一共栅极的第一端输入第一差分信号Vin+，第一共栅极的第一端还接第一耦合电容第一端，第一共栅极的第二端接第一负载级第一端，第一共栅极的第三端接偏置电压Vb1，第一共栅极的第三端还接第二耦合电容第一端；第一共栅极的第二端接第一负载级的第一端；第一共栅极的第一端还接第一反馈级第一端；所述第一反馈级第二端接偏置电压Vb2，第一反馈级第三端接电源VDD，第一反馈级第二端还接第三耦合电容第一端，所述第三耦合电容第二端接第一共栅极的第二端；所述第一负载级的第一端作为跨阻放大器的第一输出端，第一负载级第二端接第二负载级的第二端，所述第二负载级的第一端接第二共栅极的第一端，第二负载级第一端作为跨阻放大器的第二输出端；所述第二共栅极的第二端接偏置电压Vb1，第二共栅极的第二端还接第一耦合电容第二端，第二共栅极的第三端输入第二差分信号Vin-，第二共栅极的第三端还接第二耦合电容第二端；第二共栅极的第一端接第二负载级第一端；第二共栅极的第三端还接第二反馈级第一端；所述第二反馈级第...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭本青，陈俊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51