一种可变增益低噪声驱动放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种可变增益低噪声驱动放大器，该放大器采用全差分共源共栅结构，共栅级采用三个并排的锗化硅双极型晶体管，中间的锗化硅双极型晶体管采用并联电容反馈，采用合理的输入输出匹配电路，为电路提供一个高的可变增益，降低了噪声系数。其中共源共栅电路在提供高增益的同时增加了电路的反向隔离度，共源放大电路进一步提高了电路的增益。通过控制外接偏压的选择获得３ｄＢ步长的可变增益。本发明专利技术具有可变增益高，低噪声，功耗低的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射频集成电路设计的
，涉及一种锗化硅双极一互补金属氧化 物半导体(SiGe BiCMOS)射频集成电路，具体地说是一个应用于860 960MHz频段的SiGe BiCMOS工艺可变增益低噪声驱动放大器。
技术介绍
近年来，随着射频集成电路技术的迅速发展，日常生活中使用到了许多无线通信 产品，低成本和便携性要求对这些无线通信产品设计提出了更高的标准。低噪声驱动放大 器位于射频前端，接受来自混频器的信号然后发送给功率放大器，由于混频器的转换增益 不高，而功率放大器又需要较大的输入信号，因此需要低噪声驱动放大器来实现功率放大。 目前，利用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺集成单芯片射频收发机已经成功案例，但是 集成可变增益的低噪声驱动放大器仍然是一大挑战。由于驱动放大器需要实现低噪声，而 且尽可能的做到增益可变，故而高的可变增益和低的噪声系数，将是驱动放大器的设计关 键。而采用CMOS技术单片集成可变增益低噪声驱动放大器，又受到器件较低的击穿电压， 较大的寄生噪声，较小的电流驱动能力和较高衬底损耗的影响，性能很难达到要求。因此， 利用与CMOS工艺相近的特种工艺条件实现可变增益低噪声驱动放大器在势在必行。与传统互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺相比，SiGe BiCMOS兼有双极型 (Bipolar)与CMOS工艺的特点，能同时满足射频系统性能以及低功耗的要求。SiGe BiCMOS 工艺具有更高的特征频率，典型的0. 35um SiGe BiCMOS技术具有45GHz以上的特征频率； 同时，SiGeBiCMOS工艺的Bipolar器件具有较小的基极电阻和较小的寄生电容，从而能有 效减少噪声。另外，SiGe BiCMOS技术能充分改善Bipolar器件的放大性能，提高增益，从 而特别适合于驱动放大器的应用。图1示出了传统低噪声驱动放大器电路图。如图1所示，传统低噪声驱动放大器 由差分共源共栅连接的CMOS晶体管组成。其中Ml，M3和M2，M4为共源共栅放大管，L5和 L6为负载电感，Ll和L2为输入匹配电感，L3和L4为源极负反馈电感，Rl, R2为偏置电阻， Cl和C2为输入匹配电容，C3和C4为反馈电容，C5和C6为输出匹配电容。可变增益低噪声驱动放大器的主要参数有可变的电压/功率增益、噪声系数、线 性度、输入信号频率、输入输出匹配、反向隔离和功耗。由于这些参数是相互关联、相互制约 的，因此在保证驱动放大器增益尽可能高并且可变的基础上，采用何种折衷方案来提高驱 动放大器的整体性能成了设计的主要难点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种SiGe BiCMOS可变增益低噪声驱动放大器，它可以实现 860 960MHz频段的覆盖，支持GSM900，WCDMA及RFID等通信协议。该驱动放大器可以实 现三种不同的增益模式、低的噪声系数和较高的线性度。本专利技术结合锗化硅双极-异质结双极晶体管(SiGe HBT)的优点，采用全差分共源3共栅电路结构。该驱动放大器包括由电阻接偏压为共发射极晶体管电路提供基极偏置，由 共源共栅HBT晶体管构成放大电路，共源极采用三个并排的异质结双极晶体管(HBT)，其中 一个共源极Bipolar HBT带有负反馈电容，共栅极由一个Bipolar HBT构成。本专利技术的具体技术方案是一种可变增益低噪声驱动放大器，该驱动放大器包括差分信号输入端RFim及 RFIN2、差分信号输出端RFOUTl及RF0UT2、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、 第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第七晶体管Q7、第八晶体管Q8、第一电感 Li、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电 阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第 五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第i^一电容 C11、第十二电容C12，地线端GND，具体连接方式第一晶体管Ql的基极与第三电容C3和第 一电阻Rl连接，发射极与地线端GND连接，集电极与第三晶体管Q3的集电极、第五晶体管 Q5的集电极和第七晶体管Q7的发射极连接；第二晶体管Q2的基极与第四电容C4和第二 电阻R2连接，发射极与地线端GND连接，集电极与第四晶体管Q4的集电极、第六晶体管Q6 的集电极和第八晶体管Q8的发射极连接；第三晶体管Q3的基极与第五电容C5、第三电阻 R3和第九电容C9连接，发射极与地线端GND连接，集电极与第一晶体管Ql的集电极、第五 晶体管Q5的集电极和第七晶体管Q7的发射极连接；第四晶体管Q4的基极与第六电容C6、 第四电阻R4和第十电容ClO连接，发射极与地线端GND连接，集电极与第二晶体管Q2的集 电极、第六晶体管Q6的集电极和第八晶体管Q8的发射极连接；第五晶体管Q5的基极与第 七电容C7和第五电阻R5连接，发射极与地线GND连接，集电极与第三晶体管Q3的集电极、 第五晶体管Q5的集电极和第七晶体管Q7的发射极连接；第六晶体管Q6的基极与第八电容 C8和第六电阻R6连接，发射极与地线GND连接，集电极与第二晶体管Q2的集电极、第四晶 体管Q4的集电极和第八晶体管Q8的发射极连接；第七晶体管Q7的基极与电源端VDD连 接，发射极与第一晶体管Q1、第三晶体管Q3和第五晶体管Q5的集电极连接，集电极与第三 电感L3和第十一电容Cl 1连接；第八晶体管Q8的基极与电源端VDD连接，发射极与第二晶 体管Q2、第四晶体管Q4和第六晶体管Q6的集电极连接，集电极与第四电感L4和第十二电 容C12连接；第一电容Cl跨接在输入端RFim和地线端GND之间；第二电容C2跨接在输 入端RFIN2和地线端GND之间；第一电感Ll跨接在输入端RFim和第三电容C3、第五电容 C5和第七电容C7之间；第二电感跨接在输入端RFIN2和第四电容C4、第六电容C6和第八 电容C8之间；第九电容C9跨接在第三晶体管Q3的基极和发射极之间；第十电容ClO跨接 在第四晶体管QlO的基极和发射极之间；第三电感L3跨接在第七晶体管Q7和电源端VDD 之间，第四电感L4跨接在第八电感L8和电源端VDD之间；第十一电容Cll跨接在第七晶体 管Q7和输出端RFOUTl之间；第十二电容C12跨接在第八晶体管Q8和输出端RF0UT2之间； 第一电阻Rl跨接在第一晶体管Ql的基极和第三偏压BIAS3之间；第二电阻R2跨接在第二 晶体管Q2基极和第三偏压BIAS3之间；第三电阻R3跨接在第三晶体管Q3基极和第一偏压 BIASl之间；第四电阻R4跨接在第四晶体管Q4基极和第一偏压BIASl之间；第五电阻R5 跨接在第五晶体管Q5基极和第二偏压BIAS2之间；第六电阻R6跨接在第六晶体管Q6基极 和第二偏压BIAS2之间。所述第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第七晶体管Q7、第八晶体管Q8为锗化硅双极型晶体管。与传统的驱动放大器相比，本专利技术主要有以下几个优点1、高的可变增益本专利技术的SiGe BiCMOS可变增益低噪声驱动放大器可以实现12dB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变增益低噪声驱动放大器，其特征在于该驱动放大器包括：差分信号输入端ＲＦＩＮ１及ＲＦＩＮ２、差分信号输出端ＲＦＯＵＴ１及ＲＦＯＵＴ２、第一晶体管Ｑ１、第二晶体管Ｑ２、第三晶体管Ｑ３、第四晶体管Ｑ４、第五晶体管Ｑ５、第六晶体管Ｑ６、第七晶体管Ｑ７、第八晶体管Ｑ８、第一电感Ｌ１、第二电感Ｌ２、第三电感Ｌ３、第四电感Ｌ４、第一电阻Ｒ１、第二电阻Ｒ２、第三电阻Ｒ３、第四电阻Ｒ４、第五电阻Ｒ５、第六电阻Ｒ６、第一电容Ｃ１、第二电容Ｃ２、第三电容Ｃ３、第四电容Ｃ４、第五电容Ｃ５、第六之间；第十一电容Ｃ１１跨接在第七晶体管Ｑ７和输出端ＲＦＯＵＴ１之间；第十二电容Ｃ１２跨接在第八晶体管Ｑ８和输出端ＲＦＯＵＴ２之间；第一电阻Ｒ１跨接在第一晶体管Ｑ１的基极和第三偏压ＢＩＡＳ３之间；第二电阻Ｒ２跨接在第二晶体管Ｑ２基极和第三偏压ＢＩＡＳ３之间；第三电阻Ｒ３跨接在第三晶体管Ｑ３基极和第一偏压ＢＩＡＳ１之间；第四电阻Ｒ４跨接在第四晶体管Ｑ４基极和第一偏压ＢＩＡＳ１之间；第五电阻Ｒ５跨接在第五晶体管Ｑ５基极和第二偏压ＢＩＡＳ２之间；第六电阻Ｒ６跨接在第六晶体管Ｑ６基极和第二偏压ＢＩＡＳ２之间。电容Ｃ６、第七电容Ｃ７、第八电容Ｃ８、第九电容Ｃ９、第十电容Ｃ１０、第十一电容Ｃ１１、第十二电容Ｃ１２，地线端ＧＮＤ，具体连接方式：第一晶体管Ｑ１的基极与第三电容Ｃ３和第一电阻Ｒ１连接，发射极与地线端ＧＮＤ连接，集电极与第三晶体管Ｑ３的集电极、第五晶体管Ｑ５的集电极和第七晶体管Ｑ７的发射极连接；第二晶体管Ｑ２的基极与第四电容Ｃ４和第二电阻Ｒ２连接，发射极与地线端ＧＮＤ连接，集电极与第四晶体管Ｑ４的集电极、第六晶体管Ｑ６的集电极和第八晶体管Ｑ８的发射极连接；第三晶体管Ｑ３的基极与第五电容Ｃ５、第三电阻Ｒ３和第九电容Ｃ９连接，发射极与地线端ＧＮＤ连接，集电极与第一晶体管Ｑ１的集电极、第五晶体管Ｑ５的集电极和第七晶体管Ｑ７的发射极连接；第四晶体管Ｑ４的基极与第六电容Ｃ６、第四电阻Ｒ４和第十电容Ｃ１０连接，发射极与地线端ＧＮＤ连接，集电极与第二晶体管Ｑ２的集电极、第六晶体管Ｑ６的集电极和第八晶体管Ｑ８的发射极连接；第五晶体管Ｑ５的基极与第七电容Ｃ７和第五电阻Ｒ５连接，发射极与地线ＧＮＤ连接，集电极与第三晶体管Ｑ３的集电极、第五晶体管Ｑ５的集电极和第七晶体管Ｑ７的发射极连接；第六晶体管Ｑ６的基极与第八电容Ｃ８和第六电阻Ｒ６连接，发射极与地线ＧＮＤ连接，集电...

【技术特征摘要】
一种可变增益低噪声驱动放大器，其特征在于该驱动放大器包括差分信号输入端RFIN1及RFIN2、差分信号输出端RFOUT1及RFOUT2、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第七晶体管Q7、第八晶体管Q8、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12，地线端GND，具体连接方式第一晶体管Q1的基极与第三电容C3和第一电阻R1连接，发射极与地线端GND连接，集电极与第三晶体管Q3的集电极、第五晶体管Q5的集电极和第七晶体管Q7的发射极连接；第二晶体管Q2的基极与第四电容C4和第二电阻R2连接，发射极与地线端GND连接，集电极与第四晶体管Q4的集电极、第六晶体管Q6的集电极和第八晶体管Q8的发射极连接；第三晶体管Q3的基极与第五电容C5、第三电阻R3和第九电容C9连接，发射极与地线端GND连接，集电极与第一晶体管Q1的集电极、第五晶体管Q5的集电极和第七晶体管Q7的发射极连接；第四晶体管Q4的基极与第六电容C6、第四电阻R4和第十电容C10连接，发射极与地线端GND连接，集电极与第二晶体管Q2的集电极、第六晶体管Q6的集电极和第八晶体管Q8的发射极连接；第五晶体管Q5的基极与第七电容C7和第五电阻R5连接，发射极与地线GND连接，集电极与第三晶体管Q3的集电极、第五晶体管Q5的集电极和第七晶体管Q7的发射极连接；第六晶体管Q6的基极与第八电容C8和第六电阻R6连接，发射极与地线GND连接，集电极与第二晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘盛富，陈磊，赖宗声，张伟，华林，张书霖，苏杰，阮颖，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]