可变增益的低噪声放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种可变增益的低噪声放大器。
【背景技术】
[0002] 低噪声放大器是射频收发机中的重要模块之一，主要用于通讯系统中将接收自天 线的信号放大，以便于后级的接收机电路处理。
[0003] 由于来自天线的信号一般都非常微弱，低噪声放大器一般情况下均位于非常靠近 天线的部位以减小信号损耗。正是由于噪声放大器位于整个接收机紧邻天线的最先一级， 它的特性直接影响着整个接收机接收信号的质量。为了确保天线接收的信号能够在接收机 的最后一级被正确的恢复，一个好的低噪声放大器需要在放大信号的同时产生尽可能低的 噪音以及失真。
[0004] 为了使低噪声放大器满足不同协议和标准的要求，除了要求低噪声放大器有更宽 的频率覆盖范围外，还需要其具备增益可调的能力。因此，如何实现根据系统的配置要求对 低噪声放大器进行按需增益配置成为业界亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005] 为达成上述目的，本发明提供一种增益可变的低噪声放大器，包括一对差分输入 端、呈对称结构的第一放大电路和第二放大电路、以及一对差分输出端，其中，所述第一放 大电路包括：构成一对差分共源管的第一 PMOS晶体管和第二PMOS晶体管，所述第一 PMOS 晶体管和第二PMOS晶体管的栅极分别接收一对差分输入信号、源极共同连接至第一尾电 流源；第三PMOS晶体管，其栅极接收可调的控制电压、其源极连接所述第一 PMOS晶体管的 漏极、其漏极连接所述差分输出端的正向输出端；第四PMOS晶体管，其栅极接收所述控制 电压、其源极连接所述第二PMOS晶体管的漏极；第五PMOS晶体管，其栅极接收固定的第一 电压、其源极连接所述第二PMOS晶体管的漏极。所述第二放大电路包括：构成一对差分共 源管的第六PMOS晶体管和第七PMOS晶体管，所述六PMOS第晶体管和第七PMOS晶体管的 栅极分别接收一对电压值固定的差分电压信号、源极共同连接至第二尾电流源；第八PMOS 晶体管，其栅极接收所述控制电压、其源极连接所述第六PMOS晶体管的漏极、其漏极连接 所述差分输出端的负向输出端；第九PMOS晶体管，其栅极接收所述控制电压、其源极连接 所述第七PMOS晶体管的漏极；第十PMOS晶体管，其栅极接收所述第一电压、其源极连接所 述第七PMOS晶体管的漏极。其中所述第九PMOS晶体管和第十PMOS晶体管的漏极共同连 接至所述第三PMOS晶体管的漏极；所述第四PMOS晶体管和第五PMOS晶体管的漏极共同连 接至所述第八PMOS晶体管的漏极。
[0006] 优选的，所述第一尾电流源包括第十一 PMOS晶体管，其源极接电源、漏极连接所 述第一 PMOS晶体管的源极、栅极连接第二电压；所述第二尾电流源包括第十二PMOS晶体 管，其源极接电源、漏极连接所述第六PMOS晶体管的源极、栅极连接所述第二电压。
[0007] 优选的，第一电流源；第一电流镜，其输入端与所述第三PMOS晶体管的漏极相连、 输出端与所述第一电流源的输出端相连并作为所述正向输出端；第二电流源；第二电流 镜，其输入端与所述第八PMOS晶体管的漏极相连、输出端与所述第二电流源的输出端相连 并作为所述负向输出端。
[0008] 优选的，所述第一电流源包括第十三PMOS晶体管，其源极接电源、漏极与所述第 一电流镜的输出端相连、栅极连接第三电压；所述第二电流源包括第十四PMOS晶体管，其 源极接电源、漏极与所述第二电流镜的输出端相连、栅极连接所述第三电压。
[0009] 优选的，所述第一电流镜包括第一 NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，所述第一 NMOS 晶体管和第二NMOS晶体管的源极均接地，栅极相连；所述第一 NMOS晶体管的漏极与所述 第十三PMOS晶体管的漏极相连，所述第二NMOS晶体管的漏极与其栅极以及所述第三PMOS 晶体管的漏极相连；所述第二电流镜包括第三NMOS晶体管和第四NMOS晶体管，所述第三 NMOS晶体管和第四NMOS晶体管的源极均接地，栅极相连；所述第三NMOS晶体管的漏极与 所述第十四PMOS晶体管的漏极相连，所述第四NMOS晶体管的漏极与其栅极以及所述第八 PMOS晶体管的漏极相连。
[0010] 优选的，所述第一电流镜和第二电流镜均为1:1电流镜。
[0011] 优选的，所述第一 PMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第六PMOS晶体管和第七PMOS 晶体管工作在弱反型区。
[0012] 优选的，所述第三PMOS晶体管、第四PMOS晶体管、第八PMOS晶体管和第九PMOS晶 体管的尺寸相同，所述第五PMOS晶体管和第十PMOS晶体管的尺寸相同，所述第五PMOS晶 体管的宽长比是所述第四PMOS晶体管的宽长比的两倍。
[0013] 本发明的宽带低噪声放大器通过对称的两个放大电路的设计，可以有效控制低噪 声放大器的增益。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明一实施例的可变增益的低噪声放大器的电路示意图；
[0015] 图2为本发明一实施例的低噪声放大器的增益与控制电压关系的曲线图；
[0016] 图3为本发明一实施例的低噪声放大器的噪声系数与控制电压关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0017] 为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一 步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也 涵盖在本发明的保护范围内。
[0018] 在本说明书中及在权利要求书中，应理解当一元件被称为"连接"到另一元件或与 另一元件"相连"时，其可直接连接，或可存在介入元件。
[0019] 本发明的低噪声放大器包括一对差分输入端、第一放大电路和第二放大电路、以 及一对差分输出端。请参考图1，第一放大电路和第二放大电路呈对称结构。其中，第一放 大电路包括PMOS晶体管Ml~M5,第二放大电路包括PMOS晶体管M6~MlO。这些晶体管 的连接关系如下：
[0020] 在第一放大电路中，PMOS晶体管Ml和M2构成一对差分共源管。PMOS晶体管Ml 和M2的栅极分别接收一对差分输入信号Vip和Vin、源极共同连接至第一尾电流源；PMOS 晶体管M3的栅极接收可调的控制电压Vctrl、其源极连接PMOS晶体管Ml的漏极、其漏极 连接差分输出端的正向输出端Vop ;PM0S晶体管M4的栅极同样接收控制电压Vctrl、其源 极连接PMOS晶体管M2的漏极；PMOS晶体管M5的栅极接收固定的第一电压V0、其源极连接 PMOS晶体管M2的漏极、其漏极和PMOS晶体管M4的漏极相连。
[0021] 第二放大电路具有和第一放大电路对称的结构，其中PMOS晶体管M6和M7构成一 对差分共源管。PMOS晶体管M6和M7的栅极分别接收一对电压值固定的差分电压信号Vp 和Vn、源极共同连接至第二尾电流源；PMOS晶体管M8的栅极接收控制电压Vctrl、其源极 连接PMOS晶体管M6的漏极、其漏极连接差分输出端的负向输出端Von ;PM0S晶体管M9的 栅极同样接收控制电压Vctrl、其源极连接PMOS晶体管M7的漏极；PMOS晶体管MlO的栅极 与晶体管M5的栅极相连并接收第一电压V0、其源极连接PMOS晶体管M7的漏极、其漏极和 PMOS晶体管M9的漏极相连。
[0022] PMOS晶体管M9和MlO的漏极还共同连接至PMOS晶体管M3的漏极；而PMOS晶体 管M4和M5的漏极还共同连接至PMOS晶体管M8的漏极。
[0023] 本实施例中，第一尾电流源和第二尾电流源用于提供直流偏置，第一尾电流源包 括PMOS晶体管Ml 1，其源极接电源、漏极连接PMOS晶体管Ml的源极、栅极连接第二电压Vl ; 第二尾电流源包括PMOS晶体管M12,其源极接电源、漏极连接PMOS晶体管M6的源极、其栅 极连接第二电压Vl。当然在其他实施例中，也可以用电阻来代替PMOS晶体管Ml 1和M12。
[0024] 此外，低噪声放大器还包括第一电流源、第一电流镜、第二电流源和第二电流镜。 第一电流镜的输入端与PMOS晶体管M3的漏极相连、输出端与第一电流源的输出端相连并 作为差分输出的正向输出端。第二电流镜的输入端与PMOS晶体管M8的漏极相连、输出端 与第二电流源的输出端相连并作为差分输出的负向输出端。本实施例中，第一电流源包括 PMOS晶体管M13,其源极接电源、漏极与第一电流镜的输出端相连、栅极连接第三电压V3 ; 第二电流源包括PMOS晶体管M14,其源极接电源、漏极与第二电流镜的输出端相连、栅极同 样连接第三电压V2,由此晶体管M13、M14的栅极通过直流电压V2提供直流偏置。第一电流 镜包括NMOS晶体管M15和M16,其源极均接地，栅极相连；NMOS晶体管M15的漏极与PMOS 晶体管M13的漏极相连，NMOS晶体管M16的漏极与其栅极以及PMOS晶体管M3的漏极相连。 第二电流镜包括NMOS晶体管M17和M18,其源极均接地，栅极相连；NMOS晶体管M17的漏极 与PMOS晶体管M14的漏极相连，NMOS晶体管M18