一种差动低噪声放大器（ＬＮＡ）涉及被偏置于饱和中的两个主放大晶体管和被偏置于亚阈值中的两个消除晶体管。在一个实例中，所述消除晶体管的栅极以对称且交叉耦合的方式耦合到主晶体管的漏极。所述主晶体管是源极退化型晶体管。因为消除晶体管的所述栅极未耦合到所述ＬＮＡ的差动输入引线，所以所述ＬＮＡ的输入电容得以减少。因为存在两个级，所以归因于所述消除晶体管被偏置于所述亚阈值区域中而引入到ＬＮＡ输出中的噪声得以减少。第一级涉及所述主晶体管，且第二级涉及所述消除晶体管。通过增加所述第一级的增益且减小所述第二级的增益，在减少亚阈值偏置型晶体管带给所述ＬＮＡ输出的噪声的同时维持总的ＬＮＡ增益。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所揭示的实施例涉及低噪声放大器。
技术介绍
无线电接收器(例如，蜂窝式电话的接收器)中的第一放大级一般为称为低噪声 放大器(LNA)的放大器电路。LNA减少后面的级的噪声贡献并设定整个接收器的最低可实 现噪声水平。LNA因此通常被设计成具有高增益以最小化在不引入不可接受地大的量的失 真的情况下所引入的噪声的量。如果将具有纯单一频率的正弦输入信号供应到线性放大器 的输入，则所述放大器将输出所述输入信号的放大版本。输出信号将仅具有单一频率，且此 频率将为输入信号的频率。然而，如果将相同正弦输入信号供应到展现一定量的非线性的 放大器的输入，则所述放大器将在输入信号的频率下输出输入信号的放大版本，但所述放 大器还将输出具有其它频率的一个或一个以上其它信号。将这些其它信号称作“失真”。输 入信号(或多个输入信号)与放大器的特定非线性之间的相互作用可为复杂的，且失真的 类型也可为复杂的，并取决于放大器和输入信号的许多不同特性。更特定来说，有时使用以下形式的等式来描述非线性放大器的跨导y = g。+glx+g2x2+g3x3(等式 1)在等式1中，χ表示输入信号且y表示所得输出信号。将项glx和与g3x3分 别称作一阶项(或“线性项”)、二阶项和三阶项。如果X(输入信号)是电压且y(输出信 号)是电流，则将gl称作“线性跨导系数”，而将系数&和g3分别称作二阶跨导系数和三阶 跨导系数。当LNA的输出功率增加时，所产生的失真的量值增加的速度比所要信号的量值增 加的速度快。在某一输出功率下，失真的量值等于所要信号的量值。将此输出功率(其中三 阶失真的量值等于所要信号的输出功率)称作三阶拦截点IIP3。大致上，如果忽略对IIP3 的二阶作用，则由以下等式2来给出IIP3 IIP3 = VKKg1Zg3) (等式 2)蜂窝式电话中的接收器可用以在除存在待接收的所要信号之外存在不合意的信 号的条件下接收信号。将这些不合意的信号称为干扰信号且其可具有非常不同的性质。邻 近信道信号和发射器信号仅为干扰信号的一些实例。干扰信号可为离散音调或可具有给定 带宽。出于分析的目的，可将非离散信号模型化为两个正弦波信号，每一正弦波信号具有不 同频率，其中所述两个正弦波信号的频率差是所述非离散信号的带宽。考虑待接收的所要信号具有IGHz的频率的情形。如果第一邻近信道接收干扰信 号具有1. OOlGHz的频率ω ρ且第二邻近信道接收干扰信号具有1.002GHz的频率ω2，且 如果将这两个干扰信号的和作为变量χ而供应到上述等式1中，则所得y信号将归因于项 的平方和立方而具有许多具有许多频率的分量。归因于三阶项和输入信号的和的相关联立 方，将存在输出y的一个分量，其具有(2ωι-ω2)的频率。此分量因此处于与所要信号相同 的IGHz频率下。由于此失真分量与所要信号具有相同的IGHz频率，所以不能通过滤波来5将所要信号与失真分量分离。因此需要更具线性的接收器以便减少此失真分量的量值。有 时将此失真分量称作三阶“互调失真”。此外，在根据码分多址(CDMA)标准(例如，CDMA2000)操作的蜂窝式电话中，所述 蜂窝式电话具有发射器，所述发射器可在与蜂窝式电话的接收器进行接收的相同时间进行 发射。尽管发射信号是在不同于所接收的所要信号的频带中发射的，但所述发射信号可为 强大的且从紧密接近于蜂窝式电话的高度敏感性接收器的蜂窝式电话发射器输出。因此， 实质量的发射信号可回漏到接收器中并导致失真问题。发射信号在一频带中经发射，因此 可如上文所描述将其模型化为具有不同频率的两个信号，其中所述两个信号的频率差是信 道宽度。接着，此外，存在待接收的信号。将此信号称作所要信号。考虑待接收的所要信号 具有IGHz的接收频率(03的情形。如果第一发射干扰信号处于900. OMHz的频率Q1下， 且第二发射干扰信号处于900. 4MHz的频率ω 2下，且如果将所述两个干扰信号与所要信号 的和作为变量χ而供应到上述等式1中，则所得y信号将归因于项的平方和立方而具有许 多具有许多频率的分量。归因于三阶项和所得立方，碰巧将存在输出y的一个分量，其具有 ω3-(ω2-ωι)的频率。在此实例中此频率为1.0006GHz，且因此处于IGHz中心处的一兆赫 宽的接收频带中。有时将此分量称作“三次差拍”失真分量，或三阶“交叉调制”分量。由 于所述交叉调制分量处于接收频带中，所以通常不能通过滤波来将其与所要信号分离。因 此还需要更具线性的接收器以便减少此交叉调制失真分量的量值。除了引入不多于可接受量的失真之外，放大器应引入最小量的噪声。热噪声是归 因于在具有任何阻抗的电阻分量(例如，制成晶体管的半导体材料的电阻分量)内电子与 原子的随机运动。因此利用晶体管的所有放大器均引入噪声。此噪声在放大器中自然地出 现并且是固有的。不能消除在LNA的输出中引入噪声，但拙劣的设计可导致LNA添加比必 要的噪声多的噪声并放大比必要的预先存在的噪声多的预先存在的噪声。由LNA输出的噪 声接着流经接收器的剩余部分。因此将LNA设计成减少并最小化LNA输出的噪声量。常规上应用若干不同技术和电路拓扑以实现展现低噪声与失真性能的LNA。这些 技术包括被称作反馈消除、预失真消除、前馈消除和后失真消除的技术。后失真消除技术的 三个特定实例在此处受到关注且被称作有源后失真(APD)技术、导数叠加(DS)技术和修正 型导数叠加(MDS)技术。图1 (现有技术)是利用有源后失真技术的差动LNA 1的电路图。此技术涉及使 用被偏置于饱和区域中的四个场效应晶体管(FET)。将FET 2和FET 3称作主FET。将FET 4和FET 5称作消除FET。一对主FET与消除FET如下操作。主FET 2 (其界定电路的增益 与噪声指数)放大输入引线5上的输入信号。将所述输入信号的放大版本产生到节点6上。 因为主FET 2被配置为共源放大器，所以被放大的信号相对于输入引线5上的输入信号具 有近似180度的相移。三阶失真分量也与输入信号的所要放大版本一起存在于节点6上的 信号中。将节点6上的相移信号应用到消除FET 4的输入。消除FET4被偏置于饱和区域 中，但仍然具有显著非线性放大特征。消除FET 4被设计成差劲的放大器，因为其产生实质 量的三阶失真但仅将少量所要信号(呈放大的形式)供应到其漏极上。将由FET 4输出的 失真信号的量值设定为等于由FET 2输出到节点6上的失真信号的量值。因为消除FET 4 被偏置于饱和区域中，所以其所输出的失真以及其所输出的放大的所要信号相对于节点66上的三阶失真分量为180度异相。在节点7处对从主FET2和消除FET 4输出的电流信号 进行求和。此求和导致消除两个信号中的三阶失真。遗憾的是，除了消除非所要的三阶失 真之外，此技术还导致所要信号的一些消除，因为所要输入信号的由FET 2和FET 4输出的 放大版本彼此同相。LNA的增益因此被降低。针对关于图1的差动LNA的进一步细节，参看 2007年10月4日公开的公开的第2007/0229154号美国专利申请案。图2(现有技术)是利用导数叠加(DS)技术的单端LNA 10的电路图。此实例是 单端电路，与图1的实例的差动电路相反本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种放大器，其具有第一差动输入节点和第二差动输入节点，所述放大器包含：第一晶体管，其被偏置于饱和区域中，其中所述第一晶体管的栅极耦合到所述第一差动输入节点；第二晶体管，其被偏置于所述饱和区域中，其中所述第二晶体管的栅极耦合到所述第二差动输入节点；第三晶体管，其被偏置于亚阈值区域中，所述第三晶体管具有电容性耦合到所述第二晶体管的漏极的栅极，其中所述第三晶体管的漏极上的第一消除信号消除由所述第一晶体管产生的第一失真信号的至少一部分；以及第四晶体管，其被偏置于所述亚阈值区域中，所述第四晶体管具有电容性耦合到所述第一晶体管的漏极的栅极，其中所述第四晶体管的漏极上的第二消除信号消除由所述第二晶体管产生的第二失真信号的至少一部分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔斯卡瓦尼利亚斯，普拉萨德S古德曼，金那苏，克里斯蒂安马尔库，阿努普萨芙拉，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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