一种高线性度宽带巴伦低噪声放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及射频集成电路技术领域，尤其涉及一种高线性度宽带巴伦低噪声放大 器。
【背景技术】
[0002] 高性能接收机通常采用差分电路实现，其优点在于可以抑制电源扰动和衬底干 扰，并可以抑制二次非线性项。但由于天线接收到的信号往往是单端的，因此需要一个单转 差巴伦来实现接收信号的差分输出。
[0003] 在现有的巴伦实现方案中，片上无源巴伦所占面积巨大，准确的模型很难获取，而 且其引入的插损会恶化接收机的噪声性能和灵敏度，因此很少被采用；片外巴伦虽然具有 良好的性能，但价格昂贵，增加了成本；而片上有源巴伦低噪声放大器不仅可以提供信号的 转换，还可以提供增益且能节约引脚数目，因而受到越来越多的青睐。
[0004] 另外，随着微电子技术的飞速发展和多功能无线通信设备的巨大市场驱动，工业 界越来越倾向于通过单一接收机链路实现多种不同的无线功能（比如蓝牙、Wi-Fi、GPS等） 以减小总的芯片面积、功耗和成本。而宽带低噪声放大器是实现该多带接收机的重要模块； 宽带意味着许多路无线信号都可以不经滤波地同时进入接收机，它们相互成为干扰源，会 恶化接收到的信号质量，因此宽带低噪声放大器需要有较高的线性度以抑制交调项。
[0005] 基于以上两点阐述，高线性宽带巴伦低噪声放大器是对于宽带差分接收机的实现 具有重要价值。传统的共栅共源巴伦低噪声放大器（如图1所示）虽然能实现宽带匹配、 差分输出、低噪声系数，但其有三个不足之处：
[0006] 1.其线性性能通过调节共源放大管的偏压实现，高线性性能只能在极窄的偏压范 围内才能实现，容易受到工艺、温度、电源电压变化的影响，实现难度大；
[0007] 2.其通过偏压调节往往很难同时获得良好的IIP2 (二阶交调性能）和IIP3 (三阶 交调性能），而IIP2和IIP3对于宽带接收机都很重要；
[0008] 3.共源放大管的衬底寄生电阻在亚微米工艺中会对整个放大器贡献较大的热噪 声，还有待进一步的优化。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种高线性度宽带巴伦低噪声放大器，可以同时获得在较宽 的偏压范围内的高IIP2和IIP3 ;此外，本发明对共源级中放大管的衬底噪声进行了优化， 提高了整个放大器的噪声性能。
[0010] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0011] 一种高线性度宽带巴伦低噪声放大器，包括：相互连接的共栅级与共源级；
[0012] 共栅级对输入的射频信号正向放大，共源级对输入的射频信号反向放大实现单端 信号到差分信号的转换，并且该共源级还采用后失真技术及噪声抑制技术来实现输出信号 的高线性度与低噪声。
[0013] 进一步的，所述共栅级包括：共栅管Ma、NMOS管Mms1与电阻R
[0014] 其中，所述共栅管Ma的栅端接偏置电压Vbi，其源端通过绑线连到片外，并通过片 外电感U接地，电感L:给共栅级提供直流通路，并阻塞射频信号；
[0015] NM0S管Measl的源端连接到共栅管M的漏端，其栅端接偏置电压Vb2，其漏端和电 阻Rra相连，并在此输出正向射频放大信号Vy，电阻Ra的另一端接到电源VDD上。
[0016] 进一步的，所述共源级包括：共源级包括共源管Mcs、NM0S管Mms2,PM0S管Mp，电阻 Ri、R2、Radd、Rcs，以及电谷C2;
[0017] 其中，共源管Mcs的源端接地，其衬底和源端串接电阻Radd，其栅端通过隔直电容Ci 与共栅级相连，并接收输入的射频信号Vin，其栅端还接电阻&的另一端接偏置电压Vb1; 该共源管Mes的漏端还与NM0S管M_2的源端相连；
[0018] NM0S管Meas2的栅端接偏置电压Vb2，其漏端与PM0S管Mp的漏端相连，其漏端还接 共源级负载电阻Res，并在此输出反向射频放大信号Vx，电阻&的另一端接电源VDD;
[0019] PM0S管Mp的源端接电源VDD，其栅端通过隔直电容C2和其漏端相连，其栅端还接 电阻R2，电阻R2的另一端接偏置电压Vbp。
[0020] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过在共源级采用后失真技术以提高其 线性度，通过在共源级负载端并联一个PM0S辅助管1并由共源级输出端提供其控制信号， 该辅助管的小信号电流叠加到负载电阻上后能有效地同时减小共源放大管小信号电流的 二次和三次非线性项，从而提高输出电压信号的IIP2和IIP3 ;此外，还通过在共源管Mcs的 衬底和源端串接一个大电阻从而有效地抑制了共源管衬底寄生电阻的热噪声贡献，提高了 整个放大器的噪声性能。
【附图说明】
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。
[0022] 图1为【背景技术】提供的传统共栅共源巴伦低噪声放大器的示意图；
[0023] 图2为本发明实施例提供的一种高线性度宽带巴伦低噪声放大器的示意图；
[0024] 图3为本发明实施例提供的共源管Mes单电阻衬底模型示意图；
[0025] 图4为本发明实施例提供的噪声功率谱Svbs随（rb+Radd)变化的曲线示意图；
[0026] 图5为本发明实施例提供的有无电阻Radd的放大器噪声系数对比图；
[0027] 图6为本发明实施例提供的未加PM0S管Mp时流过电阻Rcs的电流的非线性系数 示意图；
[0028] 图7为本发明实施例提供的未采用本发明提出的后失真技术时共源级的IIP2和 IIP3的不意图；
[0029] 图8为本发明实施例提供的流过PM0S管凡的电流的非线性系数示意图；
[0030] 图9为本发明实施例提供的采用本发明提出的后失真技术后流过电阻Res的电流 的非线性系数示意图；
[0031] 图10为本发明实施例提供的采用本发明提出的后失真技术后共源级的IIP2和 IIP3不意图；
[0032]图11为本发明实施例提供的另一种高线性度宽带巴伦低噪声放大器的示意图；
[0033] 图12为本发明实施例提供的又一种高线性度宽带巴伦低噪声放大器的示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施