一种具有差分结构和极点消除结构的低噪声放大器的制造方法

文档序号:10626405阅读:651来源:国知局
一种具有差分结构和极点消除结构的低噪声放大器的制造方法
【专利摘要】一种具有差分结构和极点消除结构的低噪声放大器,可以减少传统低噪声放大器的面积,进而提高芯片制造性价比的射频接收改进技术。和使用单端的电感器所设计的低噪声放大器对比,由于差分电感器的对称结构,所产生的差分电感低噪声放大器具有更好的共模抑制和更少的二阶失真相比,同时,基于差分电感设计的低噪声放大器,在电感数目上,从传统结构的4个减少到2个,在管芯面积上减少一半,从而显著降低成本。和没有对共源共栅放大器中间极点进行消除的低噪声放大器对比,极点谐振电感能减少这个极点所产生的影响,使得整体的频率响应变得更窄,品质因数更高,进而改善频率响应,更好的抑制带外噪声和干扰,从而降低整个系统的噪声系数。
【专利说明】
一种具有差分结构和极点消除结构的低噪声放大器
技术领域
[0001]本发明涉及一种具有差分结构和极点消除结构的低噪声放大器,可以将传统低噪声放大器必须的4个电感减少为2个电感,并且能提高整个系统对二阶干扰的抑制作用。【背景技术】
[0002]目前,一个射频接收器的前端通常具有低噪声放大器、混频器和频率过滤器。因为低噪声放大器是接收器的第一级,其性能通常限制了整体接收器的性能。
[0003]传统的低噪声放大器通常需要4个单端电感器,从而占据大约两倍的硅面积,并且消耗更多的功率,而且单端低噪声放大器存在较差的共模抑制和偶次谐波失真等问题。
[0004]另一方面,传统的低噪声放大器通常采用共源放大器和共栅电流放大器结合起来对噪声进行放大,但是在共源放大器和共栅放大器连接的地方存在寄生电容,会产生一个极点,影响射频频率响应,还会带来噪声性能的下降。
【发明内容】

[0005]本发明提供一种具有差分结构和极点消除结构的低噪声放大器。采用全差分电感设计,能够将传统低噪声放大器必须的4个电感减少为2个电感,同时还能提高整个系统对二阶干扰的抑制作用。
[0006]为了提高整体系统的频率响应,本发明还提出了使用谐振电感对共源共栅低噪声放大器的极点进行改善的方法。【附图说明】
[0007]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0008]图1是接收RF信号的通信系统的电路原理图。
[0009][〇〇1〇] 图中1.天线输入,2.射频滤波器,3.衰减器,4.差分电感低噪声放大器,5.镜像抑制滤波器,6.混频器,7.频道选择滤波器,8.基带输出,9.本地振荡器。
[0011]图2是差分电感低噪声放大器的电路原理图。
[0012]
[0013]图中10.射频输入正端,11.共源电路的NM0S器件,12.射频输入负端,13.共源电路的NM0S器件,14.共栅极放大电路的NM0S器件,15.共栅极放大电路的NM0S器件,16.极点谐振电感,17.负载谐振电感,18.源级跟随器电路的NM0S器件,19.源级跟随器电路的 NM0S器件,20.射频输出负端,21.射频输出正端,22.恒定电流源,23.恒定电流源,24.源端调谐电感。【具体实施方式】
[0014]在图1中,天线输入(1)可以由任何合适的来源产生,如移动设备、蜂窝电话等等。射频滤波器(2)所接收的RF信号,以消除任何不希望的过滤器的RF信号的噪声分量。在一个实施方案中,RF信号是在多达4至6千兆赫(GHz)的频率范围内。
[0015]射频衰减器(3)能提高系统对抗大功率信号的处理能力,当大功率信号进入系统之前就被射频衰减器(3)衰减了,差分电感低噪声放大器(4)对信号进行低噪声放大,它提供足够的增益,以减少在后续阶段生成的噪音,同时引入尽可能少的噪音输入信号。差分电感低噪声放大器(4)的输入匹配通常是50Q单端和100Q差分。在本实施方案中,差分电感低噪声放大器(4)是一个差分放大器,相比于单端低噪声放大器来说,差分低噪声放大器通常具有良好的共模抑制来干扰,理论上能够完美的消除二次谐波。在本方案中,差分电感低噪声放大器(4)的设计采用差分电感,能够提供高效硅片面积利用率、降低成本,并提高噪音的抑制作用。
[0016]镜像抑制滤波器(5)对特定的镜像干扰信号进行抑制,以免后续在下变频过程中产生对有用信号干扰的信号。频率混合器(6)将本地振荡器(9)和射频信号进行混合,产生用于信号处理的中频信号。频道选择滤波器(7)过滤掉不期望的信号分量,保留所需信号分量。
[0017]在图2所示实施例中,射频输入负端(12)被连接到共源电路的NM0S器件(13)的栅极,信号被转换成电流信号,共源电路的NM0S器件(13)的源极被接到源端调谐电感(24) 的一端,漏极被接到共栅极放大电路的NM0S器件(15)的源极,同时被接到极点谐振电感 (16)的一端。共栅极放大电路的NM0S器件(15)的漏极被接到负载谐振电感(17)的一端, 同时被接到源级跟随器电路的NM0S器件(19)的栅极,NM0S器件(15)的栅极被接到公共电源电平端。源级跟随器电路的NM0S器件(19)的漏极被接到公共电源端,源级跟随器电路的NM0S器件(19)的源极被接到射频输出正端(21),同时还被接到恒定电流源(23)的输入端。恒定电流源(23)的另外一端被接到公共的地电平端上。
[0018]射频输入正端(10)被连接到共源电路的NM0S器件(11)的栅极,信号被转换成电流信号。共源电路的NM0S器件(11)的源极被接到源端调谐电感(24)的一端,漏极被接到共栅极放大电路的NM0S器件(14)的源极,同时被接到极点谐振电感(16)的一端。共栅极放大电路的NM0S器件(14)的漏极被接到负载谐振电感(17)的一端,同时被接到源级跟随器电路的NM0S器件(18)的栅极,NM0S器件(14)的栅极被接到公共电源电平端。源级跟随器电路的NM0S器件(18)的漏极被接到公共电源端,源级跟随器电路的NM0S器件(18) 的源极被接到射频输出负端(20),同时还被接到恒定电流源(22)的输入端。恒定电流源 (22)的另外一端被接到公共的地电平端上。
[0019]源端调谐电感(24)提供整个低噪声放大器阻抗匹配的能力,在一个实施方案中, 该匹配的输入电阻是100Q,源端调谐电感(24)的一端接到组成共源电路的NM0S器件 (11)的源极,一端接到组成共源电路的NM0S器件(13)的源极,剩下两端被接到公共的地电平端上。
[0020]极点谐振电感(16)提供整个低噪声放大器消除极点的能力,在一个实施方案中, 消除的极点会提高整体系统的频率响应速度,还能抑制所关心频率带宽外的干扰和噪声信号。极点谐振电感(16)的一端接到共源电路的NM0S器件(11)的漏极,同时也接到共栅极放大电路的NM0S器件(14)的源极。极点谐振电感(16)的另外一端接到共源电路的NM0S 器件(13)的漏极,同时也接到共栅极放大电路的NM0S器件(15)的源极。
【主权项】
1.一种具有差分结构和极点消除结构的低噪声放大器,可以减少传统低噪声放大器的 面积,进而提高芯片制造性价比的射频接收改进技术,其特征是:采用全差分电感设计,将 传统低噪声放大器必须的4个电感减少为2个电感,同时还能提高整个系统对二阶干扰的 抑制作用;为了提高整体系统的频率响应,本发明还提出了使用谐振电感对共源共栅低噪 声放大器的极点进行改善的方法。2.根据权利要求书1所述的低噪声放大器,其特征是:和使用单端的电感器所设计的 低噪声放大器对比,由于差分电感器的对称结构,所产生的差分电感低噪声放大器具有更 好的共模抑制和更少的二阶失真相比,同时,基于差分电感设计的低噪声放大器,在电感数 目上,从传统结构的4个减少到2个,在管芯面积上减少一半,从而显著降低成本。3.根据权利要求书1所述的低噪声放大器,其特征是:和没有对共源共栅放大器中间 极点进行消除的低噪声放大器对比,极点谐振电感能减少这个极点所产生的影响,使得整 体的频率响应变得更窄,品质因数更高,进而改善频率响应,更好的抑制带外噪声和干扰, 从而降低整个系统的噪声系数。
【文档编号】H03F1/26GK105991093SQ201510074817
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月11日
【发明人】张健, 张弛
【申请人】苏州啸虎电子科技有限公司
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