具有经助推或经制推的源极退化电感的放大器的制造方法_2

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源极耦合至电 感器432的一端,使其栅极接收输入RF信号(RFin),并且使其漏极耦合至共源共栅晶体管 436的源极。电感器432的另一端耦合至电路接地。共源共栅晶体管436使其栅极接收第 一控制信号(Vb),并且使其漏极耦合至负载电路480。电容器428耦合在增益晶体管434 的栅极与源极之间。增益晶体管434可以被称为主增益晶体管,而共源共栅晶体管436可 以被称为主共源共栅晶体管。增益晶体管434和共源共栅晶体管436可以如图4所示地用 NMOS晶体管,或者可以用其他类型的晶体管来实现。
[0033] 在图4中示出的示例性设计中,反馈电路450包括AC耦合电容器452、增益晶体管 454和共源共栅晶体管456。电容器452使其一端耦合至共源共栅晶体管436的漏极,并且 使另一端耦合至增益晶体管454的栅极。增益晶体管454使其源极耦合至电源电压(Vdd) 并且使其漏极耦合至共源共栅晶体管456的源极。共源共栅晶体管456使其栅极接收第二 控制信号(Vc),并且使其漏极耦合至源极退化电感器432。增益晶体管454可以被称为反 馈增益晶体管,而共源共栅晶体管456可以被称为反馈共源共栅晶体管。增益晶体管454 和共源共栅晶体管456可以如图4所示地用PMOS晶体管,或者可以用其他类型的晶体管来 实现。
[0034] 在图4中所示的示例性设计中,负载电路480包括变压器482,变压器482包括初 级线圈484和次级线圈486。初级线圈484耦合在共源共栅晶体管436的漏极与Vdd电源 电压之间。次级线圈486向下变频器(图4中未示出)提供差分输出RF信号。
[0035] 在LNA 400内,主增益晶体管434放大RFin信号并且提供经放大信号。主共源共 栅晶体管436缓冲经放大信号并将RFout信号提供给负载电路480。源极退化电感器432 使得LNA 400能够获得用于LNA 400的良好的动态范围、低噪声系数、高灵敏度以及良好的 输入匹配。反馈增益晶体管454放大来自共源共栅晶体管436的RFout信号并且提供第二 经放大信号。反馈共源共栅晶体管456缓冲第二经放大信号并且驱动源极退化电感器432。
[0036] 在图4所示的示例性设计中,反馈电路450将来自放大器电路420的输出端的负 反馈提供到源极退化电感器432。负反馈可导致源极退化电感的助推/增大。在另一示例 性设计中,反馈电路可以提供正反馈,这可导致源极退化电感的制推/减小。
[0037] 在一示例性设计中,放大器电路420可具有固定增益,该固定增益可以由各种因 子来确定,诸如增益晶体管434的大小、增益晶体管434的偏置电流的量等。在另一示例性 设计中,放大器电路420可具有可变增益,该可变增益可以通过改变增益晶体管434的偏置 电流的量来调节。
[0038] 图4示出了具有经助推源极退化电感的LNA 400的示例性设计。具有经助推或经 制推的源极退化电感的LNA也可以用其他方式来实现。在另一示例性设计中,LNA可包括 (i)耦合至至少一个源极退化电感器的至少一个增益晶体管以及(ii)直接耦合至电路接 地的至少一个附加增益晶体管。增益晶体管或附加增益晶体管可例如取决于信号状况来选 择。在另一示例性设计中,LNA可包括耦合在LNA的输出端与输入端之间的反馈电路(而 不是耦合在LNA的输出端与源极退化电感器之间)。该反馈电路可包括电阻器、电容器、晶 体管、其他某个电路组件、或其组合。反馈电路可有助于输入匹配并且还可增大LNA的线性 度。
[0039] 在另一示例性设计中,LNA可包括替代共源共栅晶体管的共源共栅电路。该共源共 栅电路可包括(i)耦合在增益晶体管的漏极与中间节点之间的第一共源共栅晶体管,(ii) 耦合在该中间节点与该LNA的输出端之间的第二共源共栅晶体管,以及(iii)耦合在该中 间节点与电路接地之间的分流晶体管。当该共源共栅电路被启用时,第一和第二共源共栅 晶体管可以被导通以在LNA输出端处提供输出RF信号,并且该分流晶体管可以被截止。当 该共源共栅电路被禁用时,第一和第二共源共栅晶体管可以被截止以在LNA输出端处不提 供输出RF信号,并且该分流晶体管可以被导通以将该中间节点拉至电路接地并提供LNA输 出端与增益晶体管之间更好的隔离。当相同的负载电路被例如不同LNA中的多个增益晶体 管共享时,期望有较好的隔离。
[0040] 在另一示例性设计中,LNA可包括并联耦合的多个放大器电路。一个放大器电路可 包括增益晶体管、共源共栅晶体管、以及源极退化电感器,例如与图4中的放大器电路420 类似。每一个其余的放大器电路可按照与增益晶体管434和共源共栅晶体管436类似的方 式包括增益晶体管耦合至共源共栅晶体管。多个放大器电路中的增益晶体管可使它们的栅 极耦合在一起并且使它们的源极耦合在一起且耦合至源极退化电感器。多个放大器电路 中的共源共栅晶体管可使它们的漏极耦合在一起并且使它们的栅极接收分开的控制信号。 LNA可以被认为被拆分为多个LNA区段,其中每一放大器电路对应于一个不同的LNA区段。 一个或多个放大器电路可被启用以生成RFout信号。更多放大器电路可被启用以提供用于 LNA的更高增益。每一个被启用的放大器电路的偏置电流也可被变动以调节LNA的增益。
[0041] 图4示出了包括耦合在LNA的输出端与源极退化电感器之间的PMOS增益晶体管 和PMOS共源共栅晶体管的反馈电路的示例性设计。在另一示例性设计中,反馈电路可仅包 括耦合在(i)NM〇S共源共栅晶体管(例如共源共栅晶体管436)的漏极与源极退化电感器 之间,或者(ii)NM〇S增益晶体管(例如增益晶体管434)的漏极与源极退化电感器之间的 PMOS增益晶体管。在又一示例性设计中,放大器电路可包括以堆叠形式耦合的多个共源共 栅晶体管,并且反馈电路也可包括以堆叠形式耦合的多个共源共栅晶体管。共源共栅晶体 管的堆叠可使得放大器能够处置大电压摆幅。
[0042] 在图4所示的示例性设计中,反馈电路450实现共源放大器,该共源放大器使(i) RFout信号施加到PMOS增益晶体管454的栅极,以及(ii) PMOS增益晶体管454的源极耦合 至AC接地。在另一示例性设计中,反馈电路可实现共栅放大器,该共栅放大器使(i)RFout 信号施加到PMOS增益晶体管454的源极,以及(ii)PMOS增益晶体管454的栅极耦合至AC 接地。
[0043] 在示例性设计中,源极退化电感器432可具有固定电感。在另一示例性设计中,电 感器432可以是具有可变或可编程电感的可配置电感器。例如,电感器432可用串联耦合 的多个电感器和/或并联耦合的多个电感器来实现。可通过(i)经由一个或多个开关来短 接一个或多个串联耦合的电感器和/或(ii)经由一个或多个开关来断开一个或多个并联 耦合的电感器来获得不同的电感值。
[0044] 负载电路480可按其他方式来实现。在另一示例性设计中,负载电路可包括耦合 在Vdd电源与共源共栅晶体管436的漏极之间的电感器以及可能的电容器。在又一示例 性设计中,负载电路可包括使其源极耦合至Vdd电源并且使其漏极耦合至共源共栅晶体管 436的漏极的PMOS晶体管。PMOS晶体管可为共源共栅晶体管436提供有源负载。
[0045] 图5示出了放大器500的示意图,放大器500是图4中的LNA 400的小信号模型。 在放大器500内,电容器528耦合在放大器500的输入端与节点X之间。电感器532耦合 在节点X与电路接地之间。电流源534耦合在节点X与节点Y之间。电流源554耦合在节 点X与电路接地之间。电容器580耦合在节点Y与电路接地之间。
[0046] 在放大器500内,节点X对应于图4中的LNA 400内的主增益晶体管434的源极。 节点Y对应于LNA 400内的主共源共栅晶体管436的漏极。电容器528对电容器428以及 主增益晶体管434的栅极至源极电容建模。电容器528具有跨其两个端子的电容C gs以及 电压Vgs。电感器532对LNA 400中的电感器432建模并且具有电感Ligifc。电流源534对 主增益晶体管434建模并且提供电流gni ± · Vgs,其中8"_±是主增益晶体管434的小信号增 益,而Vgs是主增益晶体管434的栅极至源极电压。电流源454对反馈增益晶体管454建模 并且提供电流&? · Vciut,其中gni_fb是反馈增益晶体管454的小信号增益,而V _是主共源 共栅晶体管434的漏极处的输出电压。电阻器580对负载电路480建模并且具有阻抗4。
[0047] LNA 400具有电压增益G以及输入阻抗Zin,它可以被表达为:
[0050] 其中Lm是电感器432的电感,
[0051] Cgs是主增益晶体管434的栅极至源极电容,
[0052] 8|11_±是主增益晶体管434的小信号增益,
[0053] Sni fb是反馈增益晶体管454的小信号增益,
[0054] Z1是负载电路480的阻抗,
[0055] &是提供输入信号的源极的输出阻抗,
[0056] Zin是LNA 400的输入阻抗,
[0057] Vin是主增益晶体管434的栅极处的输入信号,
[0058] Pin是输入信号的功率,
[0059] Vciut主共源共栅晶体管436的漏极处的输出信号,以及
[0060] G是LNA 400的电压增益。
[0061] Zs可以为50欧姆(Ohms)或某一其他值。Cgs可包括电容器428的电容以及主增 益晶体管434的栅极与源极之间的寄生电容。C gs可以通过变动可调节电容器428的电容 来调节。
[0062] 如式(1)中所示,LNA 400的增益可取决于各种因子,诸如主增益晶体管434的增 益gu、Cgs电容、LNA 400的输入阻抗Z ιη等。C gs电容可被调节以获得用于LNA 400的良 好输入匹配。LNA 400的增益可以通过调节主增益晶体管434的偏置电流、调节主增益晶体 管434的晶体管大小等来变动。
[0063] 在示例性设计中,LNA 400可具有固定增益。例如,Cgs电容可被调节
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