高增益低噪声放大器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高增益低噪声放大器，其特征是：包括差分形式的2对互补结构放大器；放大器输入端通过交流耦合电容连接一极互补放大器NMOS和PMOS放大管的栅极，同时连接另一极放大器NMOS和PMOS放大管的源极。NMOS放大管和PMOS放大管的漏极连接，作为放大器一个输出端，栅极分别连接两个输入耦合电容，输入耦合电容的另一极板连接在一起，作为放大器的一个输入端。NMOS放大管源极接偏置尾电流，PMOS放大管源极接偏置PMOS管，该偏置管栅极电压由共模反馈电路输出提供，NMOS放大管和PMOS放大管的源极分别连接两个输入耦合电容，这两个电容的另一极连接在一起，作为放大器的另一输入端。本实用新型专利技术所述低噪声放大器能够有效增强增益，易于实现输入匹配。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高增益低噪声放大器，尤其是一种具有高增益易于进行输入匹配的低噪声放大器，属于集成电路设计

技术介绍
射频接收机接收的信号通常十分微弱，很多在-100dBm以下，因此接收机的第一级需要对微弱信号进行放大，这需要第一级放大电路具有高增益和低噪声，在放大接收信号的同时，减小后级电路的噪声对信号的影响，因此，接收机第一级通常采用低噪声放大器(LNA)实现。对一个级联系统，整体的噪声性能取决于前级子系统的噪声性能和增益，前级子系统噪声系数越小，增益越大，级联系统的整体噪声性能越好。其中，第一级子系统的影响最大，对射频接收机而言，其整体噪声性能主要取决于第一级低噪声放大器的噪声系数和增益。因此，低噪声放大器在满足低噪声的条件下应具备较高的增益。同时，低噪声放大器通常需要与片外元件连接，如有源天线、SAW滤波器、Balun等，直接作为负载或是输出驱动片外元件。因此，输入需要通过阻抗匹配以实现50Ω的输入阻抗。匹配并不直接影响LNA的噪声性能，但从信号功率传输的角度看，匹配情况对整体噪声性能会产生较大影响。当阻抗不匹配时，传输功率发生反射增加，通带内衰减增加，降低了接收灵敏度；带外抑制下降，降低了滤除干扰信号的能力，会影响系统线性度。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高增益低噪声放大器，该低噪声放大器能够有效增强增益，易于实现输入匹配，结构简单通用，便于实现。按照本技术提供的技术方案，所述高增益低噪声放大器，其特征是：包括差分形式的对互补结构的第一对放大器和第二对放大器，第一对放大器包括第一放大管NM1和第二放大管NM2，第二对放大器包括第三放大管PM1和第四放大管PM2；所述低噪声放大器的输入端VIP通过输入耦合电容连接第一放大管NM1、第三放大管PM1的栅极以及第二放大管NM2、第四放大管PM2的源极，所述低噪声放大器的输入端VIN通过输入耦合电容连接第一放大管NM1、第三放大管PM1的源极以及第二放大管NM2、第四放大管PM2的栅极；所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极连接，作为输出端VON；所述第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极连接，作为输出端VOP；所述第一放大管NM1的源极连接第一偏置电流IB1，第二放大管NM2的源极连接第二偏置电流IB2；所述第三放大管PM1的源极连接第一电流镜PM3的漏极，第四放大管PM2的源极连接第二电流镜PM4的漏极。进一步的，所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极接第一负载电阻RL1一端，第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极接第二负载电阻RL2一端，第一负载电阻RL1和第二负载电阻RL2的另一端相连，并作为共模电压输入到共模反馈电路的正输入端，共模反馈电路的负输入端接基准电压VREF，共模反馈电路的输出端连接到第一电流镜PM3和第二电流镜PM4的栅极。进一步的，所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极相连，并连接到第一输出耦合电容CL1一极，第一输出耦合电容CL1另一极作为低噪声放大器负输出端VON；所述第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极相连，并连接到第二输出耦合电容CL2一极，第二输出耦合电容CL2另一极作为低噪声放大器的正输出端VOP。进一步的，所述第一放大管NM1和第二放大管NM2的栅极分别通过第一偏置电阻RB1和第二偏置电阻RB2连接到偏置电压VBN，第三放大管PM1和第四放大管PM2的栅极分别通过第三偏置电阻RB3和第四偏置电阻RB4连接到偏置电压VBP。进一步的，所述第一电流镜PM3和第二电流镜PM4提供的直流工作电流大小为IB，第一偏置电流IB1＝第二偏置电流IB2＝IB。进一步的，所述第一放大管NM1、第二放大管NM2采用NMOS放在管，第三放大管PM1、第四放大管PM4采用PMOS放大管。本技术所述高增益低噪声放大器，能够有效增强增益，易于实现输入匹配，适用于通用CMOS工艺。附图说明图1为本技术所述高增益低噪声放大器所在接收器系统的结构框图。图2为本技术实施例中低噪声放大器差分结构电路图。图3为本技术实施例中共模反馈电路的示意图。具体实施方式下面结合具体附图对本技术作进一步说明。如图1所示，为低噪声放大器所在接收器系统的结构框图，包括天线11、声表面波滤波器12、单端/差分转换器(Balun)13和接收器射频模拟前端14，其中，接收器射频模拟前端14包括低噪声放大器141、第一混频器142、第二混频器143、90°移相电路144、本振发生电路145和模拟基带146，90°移相电路144和本振发生电路145构成频率合成器。工作原理为：系统通过天线11接收到射频小信号，经过声表面波滤波器12滤除通道外噪声，经单端/差分转换器13转换为差分信号输入到低噪声放大器141进行放大，放大后的信号与正交本振信号通过混频器进行下变频转换为中频信号或基频信号，该信号经过模拟基带146处理后转换为数字信号进行处理。低噪声放大器(LNA)141位于接收器最前端，对后级噪声进行隔离和对接收信号进行放大。如图2所示，本技术所述高增益低噪声放大器，主要包括第一放大管NM1、第二放大管NM2、第三放大管PM1、第四放大管PM2、第一输入耦合电容C1、第二输入耦合电容C2、第三输入耦合电容C3、第四输入耦合电容C4、第五输入耦合电容C5、第六输入耦合电容C6、第七输入耦合电容C7、第八输入耦合电容C8、第一输出耦合电容CL1、第二输出耦合电容CL2、第一负载电阻RL1、第二负载电阻RL2、第一偏置电阻RB1、第二偏置电阻RB2、第三偏置电阻RB3、第四偏置电阻RB4、第一偏置电流IB1、第二偏置电流IB2、第一电流镜PM3、以及第二电流镜PM4。具体地：第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极相连，并连接到第一输出耦合电容CL1一极，第一输出耦合电容CL1另一极作为低噪声放大器负输出端VON；第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极相连，并连接到第二输出耦合电容CL2一极，第二输出耦合电容CL2另一极作为低噪声放大器的正输出端VOP；同时，第一放大管NM1漏极、第三放大管PM1漏极接第一负载电阻RL1一端，第二放大管NM2漏极、第四放大管PM2漏极接第二负载电阻RL2一端，第一负载电阻RL1和第二负载电阻RL2的另一端相连，并作为共模电压输入到共模反馈电路CMFB的正输入端，共模反馈电路CMFB的负输入端接基准电压VREF，共模反馈电路CMFB的输出端连接到第一电流镜PM3和第二电流镜PM4的栅极，提供偏压；第一放大管NM1的直流工作电流由源极的第一偏置电流IB1提供，第二放大管NM2的直流工作电流由源极的第二偏置电流IB2提供，第一偏置电流IB1＝第二偏置电流IB2＝IB，第三放大管PM1和第四放大管PM2的直流工作电流由第一电流镜PM3和第二电流镜PM4提供，大小为IB；第一放大管NM1和第二放大管NM2的栅极分别通过第一偏置电阻RB1和第二偏置电阻RB2连接到偏置电压VBN，第三放大管PM1和第四放大管PM2的栅极分别通过第三偏置电阻RB3和第四偏置电阻RB4连接到偏置电压VBP。所述第一放大管NM1、第二放大管NM2采用NMOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高增益低噪声放大器，其特征是：包括差分形式的对互补结构的第一对放大器和第二对放大器，第一对放大器包括第一放大管NM1和第二放大管NM2，第二对放大器包括第三放大管PM1和第四放大管PM2；所述低噪声放大器的输入端VIP通过输入耦合电容连接第一放大管NM1、第三放大管PM1的栅极以及第二放大管NM2、第四放大管PM2的源极，所述低噪声放大器的输入端VIN通过输入耦合电容连接第一放大管NM1、第三放大管PM1的源极以及第二放大管NM2、第四放大管PM2的栅极；所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极连接，作为输出端VON；所述第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极连接，作为输出端VOP；所述第一放大管NM1的源极连接第一偏置电流IB1，第二放大管NM2的源极连接第二偏置电流IB2；所述第三放大管PM1的源极连接第一电流镜PM3的漏极，第四放大管PM2的源极连接第二电流镜PM4的漏极。

【技术特征摘要】
1.一种高增益低噪声放大器，其特征是：包括差分形式的对互补结构的第一对放大器和第二对放大器，第一对放大器包括第一放大管NM1和第二放大管NM2，第二对放大器包括第三放大管PM1和第四放大管PM2；所述低噪声放大器的输入端VIP通过输入耦合电容连接第一放大管NM1、第三放大管PM1的栅极以及第二放大管NM2、第四放大管PM2的源极，所述低噪声放大器的输入端VIN通过输入耦合电容连接第一放大管NM1、第三放大管PM1的源极以及第二放大管NM2、第四放大管PM2的栅极；所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极连接，作为输出端VON；所述第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极连接，作为输出端VOP；所述第一放大管NM1的源极连接第一偏置电流IB1，第二放大管NM2的源极连接第二偏置电流IB2；所述第三放大管PM1的源极连接第一电流镜PM3的漏极，第四放大管PM2的源极连接第二电流镜PM4的漏极。2.如权利要求1所述的高增益低噪声放大器，其特征是：所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极接第一负载电阻RL1一端，第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极接第二负载电阻RL2一端，第一负载电阻RL1和第二负载电阻RL2的另一端相连，并作为共模电压输入到共模反...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，潘文光，于云丰，肖时茂，尹喜珍，
申请(专利权)人：无锡中科微电子工业技术研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32