低噪声放大器和电子设备的制作方法

本申请实施例涉及电路技术领域，尤其涉及一种低噪声放大器和电子设备。

背景技术：

低噪音放大器(low-noiseamplifier，简称lna)主要用于通讯系统中将接收自天线的信号放大，以便于后级的电子设备处理。由于来自天线的信号一般都非常微弱，低噪音放大器一般情况下均位于非常靠近天线的部位，以减小信号通过传输线的损耗。

正是由于低噪音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受信号的质量。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，一个好的低噪音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。

但是，现有的低噪声放大器存在亟待改进的技术缺陷，比如，电流效率较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种低噪声放大器和电子设备，用以克服或者缓解现有技术中上述技术缺陷。

本申请实施例提供了一种低噪声放大器，其包括：至少两个低噪声放大模块，每个低噪声放大模块包括：共源极单元、共栅极单元、输入阻抗匹配单元、输出阻抗匹配单元、所述共源极单元用于将输入电压转换为输入电流，所述共栅极单元用于对所述输入电流进行缓冲，并对所述输出端的输出电压和所述输入电压进行隔离，所述输入阻抗单元为所述输入端的等效阻抗，所述输出阻抗匹配为所述输出端的等效阻抗。

可选地，在本申请的一实施例中，所述至少两个低噪声放大模块包括：

第一低噪声放大模块，其包括第一共源极单元、第一共栅极单元、第一输入阻抗匹配单元、第一输出阻抗匹配单元，所述第一共源极单元用于将第一输入电压转换为第一输入电流，所述第一共栅极单元用于对所述第一输入电流进行缓冲，并对所述第一输出端的输出电压和所述第一输入电压进行隔离，所述第一输入阻抗单元为其输入端的等效阻抗，所述输出阻抗匹配为所述第一输出端的等效阻抗。

可选地，在本申请的一实施例中，所述至少两个低噪声放大模块还包括：

第二低噪声放大模块，其包括第二共源极单元、第二共栅极单元、第二输入阻抗匹配单元、第二输出阻抗匹配单元，所述第二共源极单元用于将第二输入电压转换为第二输入电流，所述第二共栅极单元用于对所述第二输入电流进行缓冲，并对所述第二输出端的输出电压和所述第二输入电压进行隔离，所述第二输入阻抗单元为所述第二输入端的等效阻抗，所述输出阻抗匹配为所述第二输出端的等效阻抗，所述第二输出端的输出电压作为所述第一输入电压。

可选地，在本申请的一实施例中，所述第一共源极单元的第一端与所述第二共栅极单元的第二端连接，所述第一共源极单元的第二端与所述第三共栅极单元连接。

可选地，在本申请的一实施例中，所述第一共栅极单元的第一端与所述第二输出阻抗匹配单元连接，所述第一共栅极单元的第三端与第一电压连接。

可选地，在本申请的一实施例中，所述第二共源极单元的第一端与所述第二共栅极单元的第一端连接，所述第二共源极单元的第二端接地，所述第二共源极单元的第三端与所述第二输入电压连接。

可选地，在本申请的一实施例中，所述第二共源极单元的第一端和第三端之间跨接有一回授电阻。

可选地，在本申请的一实施例中，所述第二输出阻抗匹配单元包括第三等效电感和第三等效容抗，所述第三等效电感的一端与所述第一共栅极单元的第一端连接，另外一端与第一电压连接，所述第三容抗的一端与所述第一共栅极单元的第一端连接，另外一端作为输出端。

可选地，在本申请的一实施例中，所述第二输入阻抗匹配单元包括第一等效电抗和第二等效容抗，所述第一等效电感与所述第二共源极单元的第三端连接。

本申请实施例还提供一种电子设备，其包括所述的低噪声放大器。比如为智能终端或者服务器。

本申请实施例，低噪声放大器包括至少两个低噪声放大模块，每个低噪声放大模块包括：共源极单元、共栅极单元、输入阻抗匹配单元、输出阻抗匹配单元、所述共源极单元用于将输入电压转换为输入电流，所述共栅极单元用于对所述输入电流进行缓冲，并对所述输出端的输出电压和所述输入电压进行隔离，所述输入阻抗单元为所述输入端的等效阻抗，所述输出阻抗匹配为所述输出端的等效阻抗，从而提高了低噪声放大器的电流效率，以及具有较好的输入/输出阻抗匹配。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为本申请实施例一低噪声放大模块的结构示意图；

图2为本申请实施例二低噪声放大模块的结构示意图；

图3为本申请实施例三低噪声放大器的结构示意图。

具体实施方式

实施本申请实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。

下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。

本申请下述实施例的核心思想在于提供了一种低噪声放大器，其包括：至少两个低噪声放大模块，每个低噪声放大模块包括：共源极单元、共栅极单元、输入阻抗匹配单元、输出阻抗匹配单元、所述共源极单元用于将输入电压转换为输入电流，所述共栅极单元用于对所述输入电流进行缓冲，并对所述输出端的输出电压和所述输入电压进行隔离，所述输入阻抗单元为所述输入端的等效阻抗，所述输出阻抗匹配为所述输出端的等效阻抗，因此具有较好的输入/输出阻抗匹配以及较高的电流效率。

具体地，为了对上述核心思想作出清楚的说明，本申请下述实施例中，以低噪声放大器具体包括两个低噪声放大模块为例进行说明。

但是，需要说明的是，在本申请下述实施例的基础上，本领域普通技术人员也可以使用三个或者三个以上的低噪声放大模块来实现低噪声放大器。而当有两个或者两个以上的低噪声放大模块时，具体可以根据实际需求，这些低噪声模块可以是同构也可以是异构。

本申请下述实施例中，以异构的两个低噪声放大模块来进行说明。

图1为本申请实施例一低噪声放大器的结构示意图；本实施例中，以该低噪声放大器可单独实现等同于低噪声放大器的功能为例进行说明。

参见图1所示，低噪声放大器包括：第一共源极单元、第一共栅极单元、第一输入阻抗匹配单元、第一输出阻抗匹配单元，所述第一共源极单元用于将输入电压vi转换为输入电流，所述第一共栅极单元用于对所述输入电流进行缓冲，并对所述第一输出端的输出电压vo和所述第一输入电压进行隔离，所述第一输入阻抗单元为所述第一输入端的等效阻抗，所述输出阻抗匹配为所述输出端的等效阻抗。

可选地，在本申请的任一实施例中，所述第一共源极单元的第一端与所述第一共栅极单元的第二端连接，所述第一共栅极单元的第二端与所述第一输出阻抗匹配单元连接，所述第一共源极单元的第三端与所述第一电压vdd连接。

可选地，在本申请的任一实施例中，所述第一共栅极单元的第三端与第一电压连接。

在一具体应用场景中，所述第一共源极单元为第二nmos管m0，所述第一共栅极单元为第一nmos管m1。再参照图1，第一nmos和第二nmos管的第一端分别为漏端，第一nmos管和第二nmos管的第二端为源端，第一nmos管和第二nmos管的第三端为栅端。

与此同时，在该具体应用场景中，第一输入阻抗匹配单元包括：第一等效电感l1和第二等效电感l2；第二输出阻抗匹配单元包括：第零等效电感l0和第零等效电容c0。

基于上述具体应用场景中器件的具体选型，各个器件的连接关系具体如下：

所述第一nmos管的源端与所述第二nmos单元的漏端连接，所述第一nmos管的漏端与所述第一输出阻抗匹配单元连接，所述第一nmos管的栅端与所述第一电压vdd连接。具体地，所述第一nmos管的漏端与所述第一输出阻抗匹配单元中的第零等效电感l0连接，进一步通过所述第一输出阻抗匹配单元中的第零等效电感l0与第一电压vdd连接，所述第一nmos管的栅端与所述第一电压vdd连接。具体地，第零等效电感l0的一端与第一电压vdd连接，另外一端与所述第一nmos管的漏端连接。第零等效电容c0一端与第一nmos管的漏端连接，另一端作为第一输出端用于传输第一输出电压vo即第一输出端的输出电压。

所述第二nmos管的源端与所述第一输入阻抗匹配单元连接，所述第二nmos管的栅端通过所述第一输入阻抗匹配单元与输入电压vi连接。具体地，所述第二nmos管的源端与所述第一输入阻抗匹配单元中的第二等效电感l2连接，所述第二nmos管的栅端通过所述第一输入阻抗匹配单元中的第一等效电感l1与输入电压vi连接。

对于上述图1的电路，存在如下关系：

av＝gmn*zl

上述公式(1)中，gmn表示第二nmos管的跨导，av表示整体电路的电压增益，zl表示第零等效电容的容抗，un表示第二nmos管的迁移率，cox表示第二nmos管的氧化层参数，w/l表示第二nmos管的宽长比，id表示第二nmos管的电流。

图1实施例中所述的电路结构，由于所述第一共源极单元用于将输入电压vi转换为输入电流，所述第一共栅极单元用于对所述输入电流进行缓冲，并对所述第一输出端的输出电压vo和所述第一输入电压进行隔离，所述第一输入阻抗单元为所述第一输入端的等效阻抗，所述输出阻抗匹配为所述输出端的等效阻抗，从而较好地实现输入/输出阻抗匹配，同时具有较低的噪声。

图2为本申请实施例二低噪声放大器的结构示意图；本实施例中，以该低噪声放大器可单独实现等同于低噪声放大器的功能为例进行说明。

参见图2所示，该低噪声放大器包括第二共源极单元、第二共栅极单元、第二输入阻抗匹配单元、第二输出阻抗匹配单元，所述第二共源极单元用于将输入电压vi转换为输入电流，所述第二共栅极单元用于对所述输入电流进行缓冲，并对所述输出端的输出电压vo和所述输入电压进行隔离，所述第二输入阻抗单元为输入端的等效阻抗，所述输出阻抗匹配为所述输出端的等效阻抗。

具体地，在本实施例中，所述第二共源极单元的第一端与所述第二共栅极单元的第一端连接，所述第二共源极单元的第二端接地，所述第二共源极单元的第三端与所述输入电压连接。

具体地，在本实施例中，所述第二共栅极单元的第二端与所述第一电压vdd连接，所述第二共栅极单元的第三端与所述第二共源极单元的第三端连接。另外，图2所示的电路上还设置有回授电阻r1，该回授电阻r1跨在第二pmos管和第二nmos管的栅端和漏端之间。

在一具体应用场景中，所述第二共源极单元为第三nmos管m0，第二共栅极单元为第四pmos管m1，第三nmos管的第一端为漏端，第三nmos管的第二端为源端，第三nmos管的第三端为栅端，第四pmos管的第一端为漏端，第三nmos的第二端为源端，第三nmos的第三端为栅端。所述第三nmos管的漏端与所述第四pmos的漏端连接，所述第三nmos管的源端接地，所述第三nmos管的栅端与所述输入电压vi连接。

第二输入阻抗匹配单元包括第一等效电感l1，第二输出阻抗匹配单元包括第零等效电容c0，第三nmos的栅端通过第一等效电感l1与输入电压vi连接，第四pmos的漏端通过第零等效电容c0形成所述输出端并传输输出电压vo。需要说明的是，这里第二输入阻抗匹配单元包括的第一等效电感l1、第二输出阻抗匹配单元包括的第零等效电容c0标号尽管与上述图1中的相关器件相同，并非代表是其阻抗值一定相同，或者是同一器件。

对于上述图1的电路，存在如下关系：

av＝(gmn+gmp)*zl

上述公式(2)中，gmp表示第四pmos管的跨导，gmn表示第三nmos管的跨导，av表示整体电路的电压增益，zl表示回授电阻的阻抗，up表示第四pmos管的迁移率，cox”表示第四pmos管的氧化层参数，w/l”表示第四pmos管的宽长比，id”表示第四pmos管的电流。un表示第三nmos管的迁移率，cox'表示第三nmos管的氧化层参数，w/l'表示第三nmos管的宽长比，id'表示第三nmos管的电流。

图2所示的实施例，对照上述公式(2)，由于第二共源极单元用于将输入电压vi转换为输入电流，所述第二共栅极单元用于对所述输入电流进行缓冲，并对所述输出端的输出电压vo和所述输入电压进行隔离，所述第二输入阻抗单元为输入端的等效阻抗，所述输出阻抗匹配为所述输出端的等效阻抗，从而可以实现较高的电流效率。

图3为本申请实施例三低噪声放大器的结构示意图。本实施例中，低噪声放大器包括上述图1和图2所示的低噪声放大模块，其中图1所示的低噪声放大作为第一低噪声放大模块，图2所示的低噪声放大模块作为第二低噪声放大模块。

需要说明的是，省去上述图2中的输入阻抗匹配单元，并将上述图2中的输出电压作为上述图1中的输入电压。

与上述图2相比，在图2所示第二输入阻抗匹配单元相当于图1中的输入阻抗匹配单元，图1中的输出阻抗匹配单元相当于第一输出阻抗匹配单元。

对于图3来说，相当于将图1和图2的低噪声放大模块组合起来实现两级低噪声放大处理过程。

对于图3来说，电路的电压增益为上述图1和图2电路的电压增益之和。

当图1和图2结合时，图2中输入电压又称之为第二输入电压，其输出电压作为图1中的输入电压，即此时图1中的输入电压又称之为第一输入电压，将图2中的输出电压作为所述第一输入电压。

图上的pmos管m3相当于图2中的第四pmos管m1，nmos管m2相当于图2中的第三nmos管m0。

图3实施例中，由于综合了图1和图2的电路结构,，因此，具有较好的输入/输出阻抗匹配以及较高的电流效率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。