共源共栅放大器及共射共栅放大器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及放大器电路技术领域，尤其涉及一种共源共栅放大器及共射共栅放大器。
【背景技术】
[0002]放大器一般用于射频或高频信号放大，不同类型的放大器可用于不同用途。譬如蜂窝式电话等无线通信装置可包括发射机及接收机以进行双向通信。发射机可利用预放大器(PPA，Pre-Power Amplifier)及功率放大器(PA，Power Amplifier)，接收机可利用低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)，且发射机及接收机可利用可变增益放大器(VGA，Variable Gain Amplifier)来适配接收通路的增益或发射通路的输出功率。
[0003]共源共栅或共射共栅放大器由于具有良好的输入-输出隔离，输出阻抗高，便于获得高增益和低噪声，在射频及模拟放大中得到了普遍使用。其中，在CMOS工艺中使用共源共栅结构，而在BiCMOS工艺中则常使用共射共栅结构。
[0004]图1中给出了共栅管源级和衬底短接的共源共栅和共射共栅结构。图2中给出了共栅管衬底接到地的共源共栅和共射共栅结构。
[0005]在共源共栅或共射共栅结构中，共栅管的衬底通常接到源级以增大跨导，从而提高放大器增益，但会增加寄生电容Cgb，见图1;另一种常见方式是把共栅管的衬底接到地，这可以减小寄生电容，但由于背栅效应的影响，跨导减小，从而降低了放大器增益，见图2。随着电路工作频率越来越高，在放大器设计中迫切需要减小信号通路上的寄生电容，提高工作带宽。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:提供一种共栅管衬底偏置的共源共栅放大器及共射共栅放大器，既可消除共栅器件的背栅效应而提高放大器增益，也可避免共栅器件源级和衬底直接相连而增加衬底到栅端的寄生电容Cgb，从而改善放大器带宽和增益，降低功耗。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0008]提供一种共源共栅放大器，包括第一 NMOS管、第二 NMOS管及输出负载，第一匪OS管的栅极接收输入信号，第一NMOS管的漏极连接第二NMOS管的源极，第二匪OS管的漏极发送输出信号并连接输出负载。其中，该共源共栅放大器还包括衬底偏置电路，该共源共栅放大器具有一衬底端，衬底偏置电路连接衬底端。
[0009]具体地，第一NMOS管的源极接地，第一 NMOS管的漏极连接第二匪OS管的源极，且一第一偏置电压从第二 NMOS管的栅极输入。
[0010]较佳地，衬底偏置电路包括第一电阻、第二电阻及源随器，第一电阻的一端连接第一 NMOS管的栅极，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接源随器，源随器连接第二 NMOS管及输出负载，且一第二偏置电压通过第一电阻及第二电阻分别为共源共栅放大器的第一 NMOS管及源随器的电流源提供偏置，源随器对第一偏置电压进行电平位移后用作第二 NMOS管的衬底偏置电压。
[0011]具体地，源随器包括第三NMOS管及第四NMOS管，第三NMOS管的栅极连接第二电阻，第三匪OS管的源极接地，第三匪OS的漏极连接第四WOS管的源极及衬底端，第四WOS管的漏极连接输出负载。较佳地，第一匪OS管和第二 NMOS管的沟道宽长比之比与第三匪OS管和第四WOS管的沟道宽长比之比相同，以使得第二WOS管的衬底偏置电压与其源极电压尽量吻合。
[0012]相应地，本发明还提供了一种共射共栅放大器，包括第一双极型晶体管、第一NMOS管及输出负载，第一双型晶体极管的基极接收输入信号，第一双极型晶体管的集电极连接第五NMOS管的源极，第一 NMOS管的漏极发送输出信号并连接输出负载，一第一偏置电压从第一匪OS管的栅极输入。其中，该共射共栅放大器还包括衬底偏置电路，共源共栅放大器具有一衬底端，衬底偏置电路连接衬底端。
[0013]较佳地，衬底偏置电路包括第一电阻、第二电阻及源随器，第一电阻的一端连接第一双极型晶体管的基极，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接源随器，源随器连接第一 NMOS管及输出负载，且一第二偏置电压通过第一电阻及第二电阻分别为共射共栅放大器的第一双极型晶体管及源随器的电流源提供偏置，源随器对第一偏置电压进行电平位移后以用作第一 NMOS管的衬底偏置电压。
[0014]具体地，源随器包括第二双极型晶体晶体管及第二匪OS管，第二双极型晶体晶体管的基极连接第二电阻，第二双极晶体管的发射极接地，第二双极型晶体晶体管的集电极连接第二 NMOS管的源极及衬底端，第二 NMOS管的漏极连接输出负载。
[0015]较佳地，第一双极型晶体管和第二双极型晶体管的面积之比与第一NMOS管和第二NMOS管的宽长比之比相同，以使得第一NMOS管的衬底偏置电压与其源极电压尽量吻合。
[0016]与现有技术相比，本发明实现了衬底独立偏置的共源共栅及共射共栅放大器电路。在典型共源共栅及共射共栅放大器电路中引入共栅管衬底偏置电路，既消除了共栅器件的背栅效应从而提高放大器增益，也避免了共栅器件源级和衬底直接相连而增加衬底到栅端的寄生电容Cgb，从而改善了放大器带宽和增益。此外，与传统的放大器实现相比，由于本发明引入了衬底独立偏置电路，从而在保持既有的增益和带宽的同时，在功耗和面积上有了显著改善。
[0017]通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
【附图说明】
[0018]图1为现有技术中源极衬底短接的共源(共射)共栅电路图。
[0019]图2为现有技术中源极衬底接地的共源(共射)共栅电路图。
[0020]图3为本发明衬底偏置的共源共栅放大器的电路图。
[0021 ]图4为本发明衬底偏置的共射共栅放大器的电路图。
【具体实施方式】
[0022]现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
[0023]请参考图3，本发明的共源共栅放大器包括第一匪OS管(共源管NI)、第二 NMOS管(共栅管N2)、输出负载Zload及衬底偏置电路。该共源共栅放大器具有一衬底端，衬底偏置电路连接衬底端。
[0024]具体地，共源管NI的栅极接收输入信号IN、源极接地、漏极连接共栅管N2的源极，共栅管N2的漏极发送输出信号OUT并连接输出负载Zload，且第一偏置电压Vcasn从共栅管N2的栅极输入。
[0025]具体地，衬底电路包括第一电阻Rbl、第二电阻Rb2及源随器，源随器包括第三NMOS管N3及第四NMOS管N4。第一电阻Rbl的一端连接共源管NI的栅极，第一电阻Rbl的另一端连接第二电阻Rb2的一端及第二偏置电压Vbias，N3的栅极连接第二电阻Rb2，N3的源极接地，N3的漏极连接N4的源极及衬底端，N4的漏极连接