完全集成低噪声放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种完全集成低噪声放大器。提出了一种集成低噪声放大器(2)，包括：电感输入元件(Lin)、放大器电路(CA)、电感输出元件(Lout)以及电感负反馈元件(Ldeg)。根据一般特征，放大器电路(CA)和所述电感输出(Lout)和负反馈(Ldeg)元件位于所述电感输入元件(Lin)的内部。

【技术实现步骤摘要】
完全集成低噪声放大器
本专利技术涉及低噪声放大器，具体地涉及在无线电信系统中使用并且更特定地用于移动电话的低噪声放大器。
技术介绍
在用于发送/接收射频信号的系统中，接收级包括天线，允许接收将被传送到放大器电路的信号的接收。诸如滤波器的天线可以被插入在天线和放大器电路之间。放大器的主要目的是使信号成为适合用于解调电路的电平。在用于无线电信基础设施的接收机的情况下，非常需要以非常低的噪声并且线性地放大接收信号。低噪声放大器(LNA)同时要求取决于所使用的标准的相对高的增益、低噪声、良好的输入和输出匹配和关于操作电流的固态稳定性。通常，低噪声放大器配备有通常包括诸如晶体管的有源元件的放大器电路、电感负反馈元件、电感输出元件以及此外用于匹配输入阻抗(或电感输入元件)的电感元件。电感输入元件允许，对于一阶，放大器的输入阻抗的虚部被抵消，以便于具有对应于在放大器的操作频率处连接到输入的系统的阻抗(对于天线通常为50欧姆)的输入阻抗。这允许能量的最佳传输。为了最小化GHz数量级的频率的噪声，电感输入元件有利地具有最高可能的品质因数“Q”。电感元件的表面积相对于相同电感的更紧凑电感元件的增加使得能够提高品质因数“Q”。为此，通常，对于要求的噪声规范，由于其大的可能尺寸而导致电感输入元件没有被集成在与放大器电路相同的例如硅衬底上。因此，电感输入元件通常位于集成放大器电路的外部，例如在印刷电路板上。这些外部电感元件，也被称为离散元件，具有高的品质因数“Q”。目前，特别是在长期演进(LTE)电信标准的框架内，在2.62GHz至2.69GHz的频带中的低噪声放大器的规范是，例如，约13dB的增益、约1dB噪声因数(NF)、约5dBm的三阶输入拦截点(IIP3)和约-20dB的隔离S12。隔离参数S12表示施加到系统的输出的变化在其输入处被感觉到的方式，并且反之亦然。则，可能提及放大系统的鲁棒性。IIP3参数表示放大的线性。
技术实现思路
根据一个实施例，提出了一种LNA设备，其具有根据LTE标准的规范并且被完全包含在集成电路中，不必需要在集成电路外的连接的电感输入匹配元件(也称为离散元件)。因此，所提出的设备使得能够例如减少总的放大器电路的尺寸，对应于通常情况下的离散元件和集成放大器电路，并且特别是还有利地使得能够容易地在例如无线电信系统中包含和使用该设备。所提出的放大器设备有利地通过在配备有线后端(BEOL)部分的一个和相同的半导体衬底上产生有源放大器电路和电感输入元件来获得，放大器电路位于电感输入元件的线圈的内部。因此，所提出的设备占用相对于传统放大器电路基本上不改变的表面面积，这额外需要离散元件。因此，根据一个方面，提出了一种有利地具有低噪声类型的集成放大器设备，包括电感输入元件、放大器电路、电感输出元件和电感负反馈元件，放大电路和所述电感输出和负反馈元件位于所述电感输入元件内部。因此，电感输入元件被包括在例如硅上的集成低噪声放大器电路中，因为硅表面面积相对于在其输入处需要外部电感元件的普通集成放大器电路基本上是未改变的。总的放大器系统的尺寸，即包括电感输入元件，在满足相同规范的同时被显着降低。根据一个实施例，电感输入元件被配置为允许输入电流在第一方向上在输入端子和放大器电路之间流动，并且电感输出元件被配置为允许输出电流在与第一方向相反的第二方向上在放大器电路和电源端子之间流动。这使得能够减小在电感输入元件和电感输出元件之间的磁耦合。具体地，在线圈内生成的磁场生成干扰周围的磁场，能够通过相互感应来调节例如相邻电感元件的电感。根据一个实施例，放大器电路包括配置为处于放大模式的至少一个第一晶体管，并且可以有利地包括共源共栅组件，其包括第一晶体管和第二晶体管。共源共栅组件通常包括两个串联的晶体管，并且具有确保良好隔离参数S12、几乎没有在输出和输入之间的交互作用的优点。此外，共源共栅组件通常具有良好的稳定性。根据一个实施例，电感输入元件被耦合在第一晶体管的栅极和所述设备的输入端子之间，第一晶体管的栅极被置于与电感输入元件的端部尽可能地靠接近，即以所讨论的技术的设计规则所允许的最小距离。另外指出，在输入端子和晶体管的栅极之间的互连被优化，以便于获得所期望的电感“L”和在工作频率处最优的品质因数“Q”。这是使用例如电磁模拟器优化的该互连的整体。这样的配置通过限制输入损耗来特别允许设备的噪声性能被优化。根据一个实施例，电感负反馈元件被耦合在第一晶体管的源极和接地端子之间，第一晶体管的源极被置于与所述电感负反馈元件的一端尽可能地接近，并且接地端子被置于与所述电感负反馈元件的另一端尽可能地接近，即处于所讨论的技术的设计规则所允许的最小距离。另外指出，在第一晶体管的源极和接地端子之间的互连被优化，以便于获得所期望的电感“L”和在工作频率处优化的品质因数“Q”。这也是使用例如电磁模拟器优化的该互连的整体。为了要经历最小寄生信号，所述电感输入元件可以有利地包括非交叉螺旋形式的金属迹线。事实上，交叉金属迹线引入限制性寄生元件。还提出了一种包含诸如以上定义的放大器设备的集成电路。附图说明本专利技术的其他优点和特征将在检查完全非限制性实施例和附图的具体描述之后变得显而易见，在附图中：-图1示出了电信系统的示例性接收级；-图2示出了根据本专利技术的放大器设备的示例性电路图；-图3示出了根据本专利技术的放大器设备结构的示例性架构。具体实施方式图1示出了例如包括直接耦合到低噪声放大器(LNA)2的天线1的电信系统的示例性传统接收级。从LNA输出的放大的信号是由两个混合器3分别用本地振荡器信号4和由相移器5相移了90°的该本地振荡器信号混合。在混合器3的输出处，获得了移位到信道I上并且到同相正交Q信道上的模拟信号，这随后将通过滤波器6来滤波并且通过模拟-数字转换器7被转换成数字信号，然后被处理，具体地通过处理级8来被解调。图2示出了根据本专利技术的有利地低噪声放大器设备的电路器，包括放大器电路CA和电感输入Lin、负反馈Ldeg和输出Lout元件。放大器电路CA包括有源元件，诸如例如晶体管。放大器设备2通常包括电源Vdd和接地GND端子、输入RF_IN+VG_GO1、输出RF_OUT和偏置电压端子VG_GO2。放大器电路CA这里包括串联的两个晶体管M1、M2的共源共栅组件，晶体管M2的源极被连接到晶体管M1的漏极，在放大模式中使用。放大功能可以通过例如共源组件来确保或确保该功能的任何其他组件。晶体管M1的源极经由电感负反馈元件Ldeg被连接到地。电感输入元件Lin被连接在晶体管M1的栅极和输入RF_IN+VG_GO1之间。晶体管M2的栅极被连接到节点，该节点将连接到偏置电压端子VG_GO2的偏置电阻器Rbias和连接到地GND的去耦合电容器Cgo2进行链接。晶体管M2的漏极被连接到经由输出电容器Cout链接放大器2的输出RF_OUT，以及连接到电源端子Vdd的电感输出元件Lout。电源端子Vdd被直接连接到与地GND链接的去耦合电容器Cvdd。因此，晶体管M1通过输入信号RF_IN+VG_GO1经由其栅极被控制，所述输入信号包括将为由例如天线发射的放大的RF_IN的信号、以及将晶体管M1偏置为对应于期望功耗的给定导通状态的偏置电压VG_GO1。输入信号RF_IN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成放大器设备(2)，包括：电感输入元件(Lin)、放大器电路(CA)、电感输出元件(Lout)以及电感负反馈元件(Ldeg)，所述放大器电路(CA)和所述电感输出元件(Lout)和所述电感负反馈元件(Ldeg)位于所述电感输入元件(Lin)的内部。

【技术特征摘要】
2016.02.04 FR 16508881.一种集成放大器设备(2)，包括：电感输入元件(Lin)、放大器电路(CA)、电感输出元件(Lout)以及电感负反馈元件(Ldeg)，所述放大器电路(CA)和所述电感输出元件(Lout)和所述电感负反馈元件(Ldeg)位于所述电感输入元件(Lin)的内部。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电感输入元件(Lin)被配置为允许输入电流(IRFin)在第一方向上在输入端子(RF_IN)和所述放大器电路(CA)之间流动，并且所述电感输出元件(Lout)被配置为允许输出电流(IRFout)在与所述第一方向相反的第二方向上在所述放大器电路(CA)和电源端子(Vdd)之间流动。3.根据权利要求1和2中的任何一项所述的设备，其中，所述放大器电路(CA)包括被配置为处于放大模式的至少一个第一晶体管(M1)。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·保兰，
申请(专利权)人：意法半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR