可扩展RF调谐的低噪声放大器制造技术

本申请涉及可扩展RF调谐的低噪声放大器。一种在超低功率窄带接收器应用中使用的高功效的中和信号放大器。该中和信号放大器具有：阻抗变换元件，耦合到放大器的输入并且具有差分输出；增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到阻抗变换元件的差分输出，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和元件，耦合到增益单元的差分输出并且交叉耦合到阻抗变换元件的差分输出，其中，中和元件到阻抗变换元件的差分输出的耦合使得中和信号放大器的输入阻抗实质上由阻抗变换元件的反射阻性寄生效应决定。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求于2015年7月1日提交的临时专利申请No.62/187,672的权益，该申请的内容通过引用被整体结合于此。
本申请涉及放大器领域，并且更具体地，涉及可扩展RF调谐的低噪声放大器。
技术介绍
接收器前端低噪声放大器(LNA)的一般实现方式利用共栅(CG)级或电感负反馈共源(CS)级。一般电感负反馈CS级确实通过电抗组件的谐振利用了无源电压增益，但是这种电路架构在使用互补器件时不能最大化跨导或gm，并且在功耗方面不具有可扩展性，因为输入阻抗匹配状态不能被维持。替代地，CG架构不利用无源电压增益，并且其也不能够在不对输入阻抗匹配状态形成负面影响的情况下在功耗方面进行扩展。此外，CG级的匹配的阻抗的特性将通过简单的电感-电容(LC)谐振(在信号达到CG级的有源器件之前)可获得的选择性数量限制到比电感负反馈CS更低的量。在超低功率应用中，选择性是非常希望的，因为功率限制一般会使得电路对于大信号状况的耐受性非常低劣。
技术实现思路
根据本申请的一方面，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，初级绕组耦合到放大器的输入；可扩展跨导增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到变换器的差分次级绕组，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和电容器，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组；以及电容性元件，耦合到变换器的差分次级绕组的两端，其中，中和电容器和电容性元件到变换器的差分次级绕组的耦合使得变换器的反射阻性寄生效应实质上决定中和信号放大器的输入阻抗。根据本申请的另一方面，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，初级绕组耦合到放大器的输入；增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到变换器的差分次级绕组，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和元件，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组；以及电容性元件，处于变换器的差分次级绕组处，其中，中和元件和电容性元件到变换器的差分次级绕组的耦合使得变换器的反射阻性寄生效应实质上决定中和信号放大器的输入阻抗。根据本申请的又一方面，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：阻抗变换元件，耦合到放大器的输入并且具有差分输出；增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到阻抗变换元件的差分输出，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和元件，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到阻抗变换元件的差分输出，其中，中和元件到阻抗变换元件的差分输出的耦合使得中和信号放大器的输入阻抗实质上由阻抗变换元件的反射阻性寄生效应决定。附图说明附图提供了视觉表示，这些附图将被用来更全面地描述各种代表性实施例，并且可被本领域技术人员用来更好地理解所公开的代表性实施例及其他们的固有优点。在这些图中，相同的标号表示相应的元件。图1示出根据各种代表性实施例的中和信号放大器的框图。图2示出根据各种代表性实施例的采用了跨导增益单元的中和信号放大器的框图。图3示出根据各种代表性实施例的示出了抽头式电感中和的中和信号放大器的框图。图4示出根据各种代表性实施例的示出了变换器中和的中和信号放大器的框图。图5示出根据各种代表性实施例的具有阻抗变换元件的中和信号放大器的框图。具体实施方式在此描述的各种装置和设备提供了在超低功率窄带接收器应用中使用的高功效中和信号放大器的电路设计。根据本公开的某些代表性实施例，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，初级绕组耦合到放大器的输入；可扩展跨导增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到变换器的差分次级绕组，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和电容器，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组；以及电容性元件，耦合到变换器的差分次级绕组的两端，其中，中和电容器和电容性元件到变换器的差分次级绕组的耦合使得变换器的反射阻性寄生效应实质上决定中和信号放大器的输入阻抗。根据本公开的某些代表性实施例，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，初级绕组耦合到放大器的输入；增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到变换器的差分次级绕组，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和元件，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到变换器的差分次级绕组；以及电容性元件，处于变换器的差分次级绕组处，其中，中和元件和电容性元件到变换器的差分次级绕组的耦合使得变换器的反射阻性寄生效应实质上决定中和信号放大器的输入阻抗。根据本公开的某些代表性实施例，提供一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：阻抗变换元件，耦合到放大器的输入并且具有差分输出；增益单元，具有差分输入和差分输出，差分输入耦合到阻抗变换元件的差分输出，并且差分输出耦合到放大器的输出；中和元件，耦合到增益单元的差分输出，并且交叉耦合到阻抗变换元件的差分输出，其中，中和元件到阻抗变换元件的差分输出的耦合使得中和信号放大器的输入阻抗实质上由阻抗变换元件的反射阻性寄生效应决定。虽然，本专利技术可有多种不同形式的实施例，但在图中示出并且将在此具体描述具体实施例，应理解本公开应被认为是本专利技术的原理的示例，并不意在将本专利技术限制于所示并描述的具体实施例。在下面的描述中，图中若干视图中相同的标号用于描述相同、类似或相应的部分。在本文中，如第一和第二、上和下等相关术语可以仅用于将一个实体或动作与另一实体或动作区别开来，而并不必然要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”或其任何其他变型意在涵盖非排他性包括，诸如包括列出的元件的过程、方法、物体或装置并不仅仅包括这些元件，而是可包括没有明确列出的元件或者这些过程、方法、物体或装置固有的元件。没有更多限制的情况下，冠以“包括...”的元件并不排除在包括此元件的过程、方法、物体或装置中存在另外的等同元件。贯穿本文中对“一个实施例”、“某些实施例”、“实施例”或类似术语的提及是指在结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书中各个地方出现这种短语并不必然都指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以无限制地以任何适当的方式被结合在一个或多个实施例中。本文中使用的术语“或”被解释为是包含性的，或者指任一个或任何组合。因此，“A、B或C”是指如下中的任一者：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C。仅在当各元件、功能、步骤或动作的组合以某种方式固有地排斥的情况下，才发生对这种定义的例外。为了描述的简单和清晰起见，标号在各图中可能被重复以指示相应或相似的元件。若干细节被提出以提供对在此描述的实施例的理解。可以在没有这些细节的情况下实施这些实施例。在其他实例中，公知的方法、过程和组件没有被详细描述，以避免模糊所描述的实施例。本描述不应被认为是对在此所述的实施例的范围的限制。在超低功率窄带接收器应用(其中功耗是替代绝对最小噪声性能的首要规格)中，所公开的实施例具有实用性。在此公开的各种代表性实施例将针对给定功耗的RF放大器前端增益单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，所述初级绕组耦合到所述放大器的输入；可扩展跨导增益单元，该增益单元具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；中和电容器，该中和电容器耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组；以及电容性元件，耦合到所述变换器的差分次级绕组的两端，其中，所述中和电容器和电容性元件到所述差分次级绕组的耦合使得所述变换器的反射阻性寄生效应实质上决定所述中和信号放大器的输入阻抗。

【技术特征摘要】
2015.07.01 US 62/187,672;2015.11.19 US 14/945,7851.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，所述初级绕组耦合到所述放大器的输入；可扩展跨导增益单元，该增益单元具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；中和电容器，该中和电容器耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组；以及电容性元件，耦合到所述变换器的差分次级绕组的两端，其中，所述中和电容器和电容性元件到所述差分次级绕组的耦合使得所述变换器的反射阻性寄生效应实质上决定所述中和信号放大器的输入阻抗。2.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述变换器的初级绕组是单端的。3.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述变换器是巴伦变换器，并且所述变换器的差分次级绕组是巴伦变换器差分次级绕组。4.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述变换器的初级绕组是差分的。5.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述变换器的差分次级绕组由所述电容性元件谐振的组合的等效寄生分流电阻具有一定值，该值使得当被减小所述变换器的变换器匝数比的平方时，所述等效寄生分流电阻把所述中和信号放大器的输入阻抗的阻性部分设定为理想值。6.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，当所述跨导增益单元的功耗变化时，所述跨导增益单元的最大跨导效率和最大频率选择性被维持。7.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述电容性元件是可变电容器。8.根据权利要求1所述的中和信号放大器，其中，所述中和电容器被耦合到所述跨导增益单元的差分输出并且被交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述电容性元件被耦合到所述变换器的差分次级绕组的两端的高阻抗差分节点处。9.一种中和信号放大器，该信号放大器具有输入和输出，包括：变换器，具有初级绕组和差分次级绕组，所述初级绕组耦合到所述放大器的输入；增益单元，具有差分输入和差分输出，所述差分输入耦合到所述变换器的差分次级绕组，并且所述差分输出耦合到所述放大器的输出；中和元件，该中和元件耦合到所述增益单元的差分输出并且交叉耦合到所述变换器的差分次级绕组；以及所述变换器的差分次级绕组处的电容性元件，其中，所述中和元件和电容性元件到所述差分次级绕组的耦合使得所述变换器的反射阻性寄生效应实质上决定所述中和...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·克雷西米尔·斯坦普利亚，
申请(专利权)人：日升微器件公司，
类型：发明
国别省市：美国;US