專利名稱：一種具有開關(guān)控制增益的低噪聲放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有開關(guān)控制增益的低噪聲放大器，特別涉及的是無(wú)線通信系統(tǒng)中接收裝置內(nèi)的低噪聲放大器。
背景技術(shù)：
眾所周知，低噪聲放大器是無(wú)線通信設(shè)備中重要的組成部分，使用在無(wú)線接收裝置(如天線)的后端，將天線接收到的微弱信號(hào)進(jìn)行放大。這就要求線路本身引入產(chǎn)生的噪聲要低，而放大倍數(shù)要高。當(dāng)輸入的信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，系統(tǒng)的線性度要求就較嚴(yán)格，放大器的增益不能高。
如圖1所示為已有技術(shù)的低噪聲放大器結(jié)構(gòu)，在放大器間并聯(lián)一開關(guān)。開關(guān)起到旁路的作用；當(dāng)接收的信號(hào)較弱時(shí)開關(guān)打開，提供增益放大；當(dāng)接收的信號(hào)較強(qiáng)時(shí)開關(guān)關(guān)閉，保證了系統(tǒng)的線性度，提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍效果。但其缺陷是需要匹配一只50歐姆的負(fù)載，為了驅(qū)動(dòng)該50歐姆的負(fù)載，系統(tǒng)的耗能將增大，且由此不能集成化。若使用CMOS技術(shù)，則將引入較大的的寄生電容，隔離度不高，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)會(huì)造成輸入匹配失調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種具有開關(guān)控制增益的低噪聲放大器，以提高無(wú)線接收裝置中的動(dòng)態(tài)范圍，增加系統(tǒng)的集成度，降低系統(tǒng)的成本與功耗，保證系統(tǒng)的接收靈敏度，防止強(qiáng)信號(hào)時(shí)飽和及阻塞低噪聲放大器的后端電路。
本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種具有開關(guān)控制增益低噪聲放大器，所述放大器由阻抗匹配電路連接開關(guān)控制電路并由開關(guān)控制電路分別將強(qiáng)弱信號(hào)送到信號(hào)放大支路及衰減支路；并且所述放大器還設(shè)有一電流偏置電路。
本發(fā)明應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)接收機(jī)芯片或接收機(jī)射頻前端芯片中，可顯著提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。本發(fā)明既可以通過(guò)CMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)BiCMOS技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明通過(guò)對(duì)信號(hào)支路的選擇，可以得到不同的增益，在改變?cè)鲆鏁r(shí)，放大器的輸出、輸入阻抗基本保持不變。當(dāng)弱信號(hào)時(shí)開關(guān)控制打開，使信號(hào)進(jìn)入信號(hào)放大支路；信號(hào)強(qiáng)時(shí)，開關(guān)控制關(guān)閉，使強(qiáng)信號(hào)流入衰減支路，由此提高了增益、降低噪聲，保證了接收靈敏度，并能令集成化，提高系統(tǒng)的線性度。


圖1為已有技術(shù)的低噪聲放大器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明具有開關(guān)控制增益的低噪聲放大器的線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖3為本發(fā)明具有開關(guān)控制增益的低噪聲放大器的衰減電路示意圖；圖4為本發(fā)明具有開關(guān)控制增益的低噪聲放大器的偏置電路示意圖；圖5為本發(fā)明具有開關(guān)控制增益的低噪聲放大器的開關(guān)控制電路示意圖；圖6為本發(fā)明具有開關(guān)控制增益的低噪聲放大器的詳細(xì)線路圖。
其中Lg為電感；M1為電壓-電流轉(zhuǎn)換器(NMOS晶體管)；Ls為電感；M2為晶體管；Ld為電感；M3為晶體管；Rd為電阻。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖6所示是一集成化的具有開關(guān)控制增益的低噪聲放大器，是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例。如圖所示，所述低噪聲放大器由阻抗匹配電路連接一開關(guān)控制電路并由該開關(guān)控制電路分別將強(qiáng)弱信號(hào)送到信號(hào)放大支路及衰減支路，另外在所述低噪聲放大器中還設(shè)有一電流偏置電路。下面詳細(xì)說(shuō)明組成所述低噪聲放大器的各組成電路的結(jié)構(gòu)如圖2所示，所述阻抗匹配電路由電感Lg、電壓-電流轉(zhuǎn)換器M1的輸入電容及電感Ls組成，在固定一個(gè)射頻頻率上通過(guò)對(duì)阻抗虛部的抵消來(lái)完成50歐姆的匹配，此為窄帶匹配，可達(dá)到一定的帶外抑制作用。電壓-電流轉(zhuǎn)換器M1為NMOS晶體管，是對(duì)電路的各項(xiàng)指標(biāo)包括噪聲系數(shù)影響最大的元件。通過(guò)對(duì)晶體管M1尺寸和偏置電流的優(yōu)化可減小電路的噪聲系數(shù)，而且它的跨導(dǎo)與電路匹配、放大增益、電路噪聲都有直接的關(guān)系。
如圖2所示，所述信號(hào)放大支路是由晶體管M1、晶體管M2、電感Ld以及晶體管M2漏極處的總的寄生電容構(gòu)成。當(dāng)控制開關(guān)打開晶體管M1時(shí)，放大支路開始工作，晶體管M1負(fù)責(zé)將輸入的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；晶體管M2起隔離作用，這樣大大降低了漏柵之間寄生電容的Miller效應(yīng)，輸出點(diǎn)的阻抗對(duì)輸入阻抗不造成影響。另外，晶體管M2提高了輸出阻抗，提高了放大器的增益。電感和寄生電容諧振在中心工作頻率點(diǎn)上。
如圖2所示，所述信號(hào)衰減支路包括晶體管M3、電阻Rd和電壓跟隨器(如圖3所示)。當(dāng)控制開關(guān)打開晶體管M3時(shí)，晶體管M2被關(guān)閉，晶體管M1的電流流向晶體管M3，衰減支路工作。低電阻Rd用來(lái)降低放大倍數(shù)，跟隨器的輸出通過(guò)一個(gè)小電容耦合到低噪聲放大器的輸出端以提供更多的衰減。
如圖4所示，所述電流偏置電路用以提供放大器的直流偏置。其中的大電容用來(lái)濾除偏置電流中的噪聲，大電阻用來(lái)隔離射頻信號(hào)對(duì)偏置電路的影響。
如圖5所示，所述開關(guān)控制電路通過(guò)對(duì)兩個(gè)晶體管M2和M3的控制，將輸出點(diǎn)接到電源或接地，其中的電阻起隔離作用，電容保證了輸出點(diǎn)為虛地。
權(quán)利要求
1.一種具有開關(guān)控制增益的低噪聲放大器，其特征是所述放大器由阻抗匹配電路連接開關(guān)控制電路并由開關(guān)控制電路分別將強(qiáng)弱信號(hào)送到信號(hào)放大支路及衰減支路；另外所述放大器還設(shè)有一電流偏置電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器，其特征在于所述阻抗匹配電路由電感(Lg)、電壓-電流轉(zhuǎn)換器(M1)的輸入電容及電感(Ls)組成，在固定一個(gè)射頻頻率上通過(guò)對(duì)阻抗虛部的抵消來(lái)完成50歐姆的窄帶匹配，以達(dá)到一定的帶外抑制作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低噪聲放大器，其特征在于所述電壓-電流轉(zhuǎn)換器(M1)為NMOS晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器，其特征在于所述信號(hào)放大支路由晶體管(M1)、晶體管(M2)、電感(Ld)以及晶體管(M2)漏極處的總的寄生電容組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器，其特征在于所述信號(hào)衰減支路由晶體管(M3)、電阻(Rd)以及電壓跟隨器組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器，其特征在于所述電流偏置電路提供放大器的直流偏置。
7.如權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器，其特征在于所述開關(guān)控制電路通過(guò)對(duì)兩個(gè)晶體管M2和M3的控制，將輸出點(diǎn)接到電源或接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有開關(guān)控制增益低噪聲放大器，由集成一體的阻抗匹配電路、開關(guān)控制電路、信號(hào)放大支路及信號(hào)衰減支路和電流偏置電路組成，開關(guān)控制電路根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)弱，分別進(jìn)行信號(hào)放大和信號(hào)衰減。本發(fā)明的低噪聲放大電路具有動(dòng)態(tài)范圍廣、增加系統(tǒng)集成度和降低功耗的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)接收機(jī)芯片或接收機(jī)射頻前端芯片中。
文檔編號(hào)H03G3/32GK1534867SQ0311601
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者張釗鋒 申請(qǐng)人:鼎芯半導(dǎo)體(上海)有限公司