一种单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器的制造方法_2

文档序号:9930812阅读:来源:国知局
于对第一级缓冲电路200输出的差分信号进行进一步的放大以及相位和幅度调整,第二级缓冲电路300的差分输出端01714±连接至所述第二差分输出端0UT5 土。
[0033]第一和第二差分输出端作为低噪声放大器的两个输出端口,用于可选择地输出所述低噪声放大器的差分输出信号。
[0034]在本实施例中,低噪声放大器的工作原理如下:
[0035]天线接收到的单端输入信号Sln进入单转差放大电路100,其中单转差放大电路100中的共栅放大管M3作50欧姆的输入阻抗匹配管,将信号进行放大,且相位与输入信号相同。共源放大管M4对信号的相位进行反向,并辅助消除共栅放大管M3的噪声系数和非线性项。在单转差放大电路100的第一级电路输出端口采用两级缓冲电路,缓冲电路由高通滤波器和全差分放大器两部分组成。隔直电容、供电电阻构成的高通滤波器用于提高增益平坦度,全差分放大器用于抑制输出信号不平衡成分,保证输出信号的对称性。
[0036]进一步地,如图2所示,本发明提供的单端输入双端输出的增益可调的低噪声放大器还包括:第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4。第一开关Kl和第二开关K2连接在第一级缓冲电路200的差分输出端0UT2土和所述第一差分输出端0UT3土之间,用于控制第一差分输出端0UT3土信号的输出。第三开关K3和第四开关K4连接在第二级缓冲电路300的差分输出端0UT4土和第二差分输出端0UT5土之间,用于控制所述第二差分输出端0UT3土信号的输出。
[0037]当第一和第二开关K1、K2闭合且第三和第四开关K3、K4断开的时候,从第一级缓冲电路200输出的差分信号就通过第一和第二开关Kl、Κ2输出到第一差分输出端0UT3+、0UT3-。当第一和第二开关Κ1、Κ2断开且第三和第四开关Κ3、Κ4闭合的时候,从第一级缓冲电路200输出的差分信号就通过第二级缓冲电路300进行进一步的放大以及相位和幅度调整,从第二级缓冲电路300输出的差分信号再通过第三和第四开关Κ3、Κ4输出到第二差分输出端0UT5+、0UT5-。从第一差分输出端0UT3+、0UT3-输出的差分信号比从第二差分输出端0UT5+、0UT5-少经过了一级缓冲电路,因此得到的电路的增益是不一样的。故第一、第二、第三、第四开关K1、K2、K3、通过控制差分信号的输出实现了电路的增益可调。
[0038]当然,还可以通过其他方式来选择低噪声放大器的输出信号是从第一差分输出端还是从第二差分输出端输出,例如,通过用户手动选择将哪一个差分信号输出端连接至外部电路,或者是现有技术中存在的其他可能的方式。
[0039]进一步地,如图3所示,单转差放大电路100包括:电源输入端VDD、第一电阻Rcg、第二电阻Rcs、第一匪OS管Ml、第二 NMOS管M2、第一偏置电压输入端VBl、第二偏置电压输入端VB2、共栅放大管M3、共源放大管M4、第一电阻R1、第一电容Cl、第二电容Cin、第一电感Lext。
[0040]电源输入端VDD分别连接至第一电阻Rcg和第二电阻Rcs的一端。第一电阻Rcg的另一端连接第一 NMOS管Ml的漏极。第二电阻Rcs的另一端连接第一 NMOS管Ml的漏极。第一 NMOS管Ml的栅极与第二 NMOS管M2的栅极相连,并由第一偏置电压输入端VBl供电。第一 NMOS管Ml的源极连接共栅放大管M3的漏极。第二 NMOS管M2的源极连接共源放大管M4的漏极。共栅放大管M3的栅极分别连接第三电阻Rl的一端和第二偏置电压输入端VB2,第三电阻Rl的另一端连接所述共源放大管M4的栅极。共栅放大管M3的源极分别连接第一电容Cl的一端、第二电容Cin的一端和第一电感Lext的一端,第一电容Cl的另一端连接共源放大管M4的栅极,第二电容Cin的另一端用于输入所述单端输入信号Sln,第一电感(Lext)的另一端接地。共源放大管M4的源极接地。应理解,本实施例虽然只给出了单转差放大级100的一个具体实施例,但是本领域技术人员在本实施例的教导下,还可以变换出很多其他的实施例来,比如增加反馈电路来提高共栅放大管M3的等效跨导。
[0041]在本实施例中,共栅放大管M3作50欧姆的输入阻抗匹配。共源放大管M4尺寸为共栅放大管M3的N倍(N为自然数),且第一电阻Rcs为第二电阻Rcg的N倍,这样可以保证在差分输出端信号放大倍数相等,且将共栅放大管M3产生的噪声抵消,同时将对接收到的信号进行放大。
[0042]具体地,系统的噪声因子与上一级电路的噪声因子成正比,与上一级电路的功率增益成反比。在单转差放大级电路100中,由于共栅放大管M3的跨导与第一电阻Rcg的乘积、共源放大管M4的跨导与第二电阻Rcs的乘积均很大,一方面可以提供足够的增益,另一方面可以抑制后级电路产生的噪声。
[0043]进一步地,如图4所示,第一级缓冲电路200包括:高通滤波器201和全差分放大器202。高通滤波器201的差分输出端连接全差分滤波器202的差分输入端。全差分滤波器202的差分输出端直接或通过第一、第二开关K1、K2连接至第一差分输出端0UT3+、0UT3-。
[0044]具体地,高通滤波器201包括:第三电容C2、第四电容C3、第四电阻R2和第五电阻R3。第三电容(C2)和所述第四电容(C3)的一端用于输入所述单转差放大电路的差分输出信号,所述第三电容(C2)的另一端分别连接所述第三匪OS管(M5)的栅极和所述第四电阻的一端,所述第四电容(C3)的另一端分别连接所述第四NMOS管(M6)的栅极和所述第五电阻(R3)的一端,所述第四电阻(R2)和第五电阻(R3)另一端相连并通过第三偏置电压输入端(VB3)供电。
[0045]具体地,全差分放大器202包括:电源输入端VDD、第六电阻Rl1、第七电阻Rl2、第三NMOS管M5、第四NMOS管M6、第五NMOS管M7、第四偏置电压输入端VB4。
[0046]电源输入端VDD分别连接至第六电阻Ru和第七电阻Rl2的一端;第六电阻Ru和第七电阻Rl2的另一端分别连接第三NMOS管M5和第四NMOS管M6的漏极。第三NMOS管M5的源极连接第五匪OS管M7的漏极。第四匪OS管M6的源极连接第五匪OS管M7的漏极;第四偏置电压输入端VB4作用在第五NMOS管M7的栅极。第五NMOS管M7的源极接地。
[0047]在本实施例中,由于单转差放大电路100的输出信号直流电平不相等,因此需要第三电容C2、第四电容C3和第四电阻R2、第五电阻R3对全差分放大器202的差分对管重新偏置,来保证差分对工作状态相同。由第三电容Cl、第四电容C2和第四电阻R2、第五电阻R3构成一个高通滤波器201,使得低频段的信号放大倍数有限,而高频段的信号能够顺利通过,因而第一缓冲电路200既提供了一定的增益,又使电路有好的增益平坦度,低频、高频的增益不至于相差很多。另外,这个高通滤波器201还对低频的噪声信号进行滤波,从而使得电路的噪声系数比较低。从前一级输出的信号中包含有掺杂在有用信号中的共模噪声信号、幅度不相等的有用信号,这些信号经过全差分放大器202后会将共模信号抑制,而将差模信号进行有效放大,从而将有用信号的幅度进行调整,使得输出端的信号幅度差降低。当第一和第二开关K1、K2闭合,第三和第四开关K3、K4断开的时候,被第一级缓冲电路200处理过的信号就会通过第一差分输出端0UT3+、0UT3-输出。
[0048]进一步地,如图5所示,第二级缓冲电路300与第一级缓冲电路200的结构完全一样。第二级缓冲电路300包括:高通滤波器301和全差分放大器302。高通滤波器301的差分输出连接全差分滤波器302的差分输入,全差分滤波器302的差分输出端直接或通过第三、第四开关Κ3、Κ4连接第二差分输出端0UT5+、0UT5-。高通滤波器301的结构与高通滤波器201的结构相同,全差分放大器302的结构与全差分放大器202的结构相同。但是,流过第一级缓冲电路200的全差分放大器202的主电流小于流过第二级缓冲电路300的全差分放大器302的电流。具体地,如图5所示,流过第五NMOS管的电流为尾电流,也就是全差分放大器的主电流,第一级缓冲电路的尾电流Il小于第二级缓冲电路的尾电流12。
[0049]在本实施例中,当第一和第二开关K1、K2断开,第三和第四开关K3、K4闭合的时候,第二级缓冲电路300将对第一级缓冲电路200的输出差分信号进行进一步的放大以及相位和幅度调整,然后从第二差分输出端0UT
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