消除宽带cmos lna电路噪声的装置和方法
【专利摘要】本发明公开一种宽带CMOSLNA电路的噪声消除装置和方法，该装置包括一个输入级电路和两个放大器，第一放大器检测到出现在LNA输入端的噪声电压A，第一放大器将噪声电压A转化成噪声电流，输出到第二放大器的输出端，第二放大器检测到出现在输入级电路NMOS管的漏极的噪声电压B，第二放大器将其转化成噪声电流输出到LNA的输出端，选择第一放大器跨导是第二放大器跨导的函数，使得第一放大器噪声电流和第二放大器噪声电流到达LNA输出端时大小相等符号相反。两个放大器选取合适的跨导就可以让噪声电流相加后输出为零，实现噪声相消。本发明直接利用噪声在电路中的转移规律进行自相抵消，不需要加入其他额外的反馈网络器件。
【专利说明】消除宽带CMOS LNA电路噪声的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种CMOS射频电路噪声消除技术，尤其是宽带CMOS LNA(CM0S低噪声 放大器）电路的噪声消除技术。
【背景技术】
[0002] 在无线通信中，FM接收机所要求的LNA电路是宽带的，它们通常工作在 76MHz-108MHz。在CMOS射频电路中，因为M0S器件导电沟道是电阻性的，所以其主要噪 声源为热噪声，包含小部分闪烁噪声。噪声会恶化电路环境从而影响其性能。目前，在 CMOS LNA电路设计中，一般通过增加反馈网络技术方案来减少噪声的干扰，如公开文献Woo S, Kim ff, Lee C H, et al. A wideband low-power CMOS LNA with positive - negative feedback for noise,gain, and linearity optimization[J]. Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on, 2012, 60(10) :3169-3178.但是，由于使用了更多了兀 器件，所以也会增加电路功耗，不是最有效的噪声消除方案。
【发明内容】
[0003] 为了克服当前CMOS LNA电路设计中噪声消除技术的不足，本发明提供一种工作 在FM接收机中的宽带C0MS LNA电路的噪声消除方法，该方案利用相位相反振幅相消原理， 很好地抑制了器件噪声对电路的恶化，从根本上消除噪声。
[0004] 本发明解决CMOS LNA电路噪声消除技术问题所采用的技术方案是：设计一 种宽带CMOS LNA电路噪声消除装置，工作在FM接收机中的C0MS LNA电路，带宽为 75MHz-108MHz，由一个输入级电路与两个放大器相连组成。输入级电路中NM0S管吣源极 作为接收射频信号的LNA输入端，漏极接负载电阻札，负载电阻的另一端接正偏电压；放大 器包括第一放大器和第二放大器，第一放大器中PM0S管M 2和NM0S管M3的栅极分别通过电 容122和123连接到输入级电路中NM0S管的源极，PM0S管源极接正偏电压，NM0S管M 3的 源极接地，PM0S管M2和NM0S管M3的漏极相互连接作为第一放大器的输出端；第二放大器 的NM0S管M 5源极连接第一放大器的输出端，并通过电阻和Rd接地，NM0S管M5的栅极通过 电容133连接到输入级电路NM0S管A的漏极，NM0S管M 5漏极连接LNA输出端144,第一放 大器跨导是第二放大器跨导的函数，在LNA输出端，第一放大器噪声电流和第二放大器噪 声电流相加为零输出。
[0005] 进一步优选方案，第二放大器输出端连接正偏电压。在第一放大器输入端和第二 放大器输出端之间设置PM0S管M 4, PM0S管M4的栅极通过电容122连接LNA输入端，PM0S 管M4的源极连接正偏电压，漏极连接LNA输出端。输入级电路中NM0S管的源极噪声电压 与漏极噪声电压大小成比例，相位相反。所述第一放大器跨导是第二放大器跨导的函数具 体包括，第一放大器跨导与第二放大器跨导满足关系
【权利要求】
1. 一种宽带CMOS LNA电路噪声消除装置，包括输入级电路和放大器，其特征在于，输 入级电路中NM0S管札源极作为接收射频信号的LNA输入端，漏极接负载电阻&，负载电阻 的另一端接正偏电压；放大器包括第一放大器和第二放大器，第一放大器中PM0S管M 2和 NM0S管M3的栅极分别通过电容122和123连接到输入级电路中NM0S管的源极，PM0S管源 极接正偏电压，NM0S管M 3的源极接地，PM0S管M2和NM0S管M3的漏极相互连接作为第一放 大器的输出端；第二放大器的匪〇3管仏源极连接第一放大器的输出端，并通过电阻和Rd接 地，NM0S管M 5的栅极通过电容133连接到输入级电路NM0S管A的漏极，NM0S管M5漏极连 接LNA输出端144,第一放大器跨导是第二放大器跨导的函数，在LNA输出端，第一放大器噪 声电流和第二放大器噪声电流相加为零输出。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第二放大器输出端连接正偏电压。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在第一放大器输入端和第二放大器输出 端之间设置PM0S管M4, PM0S管M4的栅极通过电容122连接LNA输入端，PM0S管M4的源极 连接正偏电压，漏极连接LNA输出端。
4. 根据权利要求1-3其中之一所述的装置，其特征在于，输入级电路中NM0S管的源极 噪声电压与漏极噪声电压大小成比例，相位相反。
5. 根据权利要求1-3其中之一所述的装置，其特征在于，所述第一放大器跨导 是第二放大器跨导的函数具体包括，第一放大器跨导与第二放大器跨导满足关系：
其中，Rygnmlr。= &，
为输入级电路噪声电流，输入级电路中NMOS 管札漏极与正偏电压之间接负载电阻札，r。为第一放大器M0S管的总输出阻抗，Ry为LNA 输入端接地电阻。
6. -种宽带CMOS LNA电路噪声消除方法，其特征在于，第一放大器检测到出现在LNA 输入端的噪声电压A，A的电位为
第一放大器将噪声电压A转化成噪声电流
输出到第二个放大器的输出端节点，第二放大器检测到出现在输入级电路NM0S管的漏极 的噪声电压B，B的电位为
第二放大器将其转化成噪声电流
输出到LNA的输 出端，选择第一放大器跨导是第二放大器跨导的函数，使得第一放大器噪声电流
和第二 放大器噪声电流
到达LNA输出端时大小相等符号相反。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一放大器跨导是第二放大器跨导 的函数具体包括，第一放大器跨导与第二放大器跨导满足关系：
，其 中，Rygmnlr。=札，
为输入级电路噪声电流，输入级电路中NM0S管札漏极与正偏电压之间 接负载电阻札，r。为第一放大器M0S管的总输出阻抗，Ry为LNA输入端接地电阻。
【文档编号】H03F3/189GK104104337SQ201410321780
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】王巍, 梁耀, 赵辰, 蔡文琪, 袁军 申请人:重庆邮电大学