專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低噪聲放大器，尤其是一種電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，具體地說(shuō)是一種用于無(wú)線通信接收機(jī)系統(tǒng)射頻前端芯片中的差分低噪聲放大器，屬于低噪聲放大器的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，包括移動(dòng)通信和無(wú)線局域網(wǎng)在內(nèi)的各類(lèi)無(wú)線通信系統(tǒng)和技術(shù)飛速發(fā)展，射頻集成電路(RFIC)已在世界范圍內(nèi)成為大學(xué)、研究所和通信相關(guān)產(chǎn)業(yè)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。這些無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展形成了一個(gè)快速增長(zhǎng)的RFIC市場(chǎng)。射頻電路之所以受到全世界范圍內(nèi)的關(guān)注和研究，是由于它是整個(gè)無(wú)線收發(fā)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要瓶頸。在射頻收發(fā)機(jī)的元件中，RFIC的技術(shù)性能要求構(gòu)成了 RFIC的最大挑戰(zhàn)。而與此同時(shí)，市場(chǎng)用戶對(duì)無(wú)線產(chǎn)品的·性能要求又是極為苛刻的，即低成本、低功耗、小體積、高性能等，同原先使用體積巨大、代價(jià)昂貴、功耗又極其浪費(fèi)的分立器件來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線收發(fā)機(jī)的方法相比，這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。低噪聲放大器是通常是無(wú)線接收機(jī)系統(tǒng)中的第一個(gè)模塊，也是不可或缺的關(guān)鍵模塊。低噪聲放大器的主要功能是將從天線接收的亞微伏特的無(wú)線信號(hào)放大到一定大小，以方便后繼模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)自身引入盡量小的噪聲和非線性。這就要求低噪聲放大器具有低噪聲系數(shù)和高增益的屬性。同時(shí)，低噪聲放大器在無(wú)線接收機(jī)系統(tǒng)信號(hào)通路中處在接收天線與混頻器之間，為防止本振信號(hào)從混頻器泄漏到天線前端造成干擾，低噪聲放大器還需要具有高隔離度。另外，從市場(chǎng)用戶對(duì)無(wú)線接收機(jī)低成本、小體積、低功耗和外圍電路簡(jiǎn)單的要求出發(fā)，電阻反饋式差分低噪聲放大器是一種較好的滿足上述需求的電路。傳統(tǒng)的電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器如圖I所示，其連接關(guān)系為差分射頻輸入端RFINN和RFINP，分別通過(guò)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸入到三極管Ml和M2的柵極，三極管Ml和M2的源極共同接在下端接地的尾電流源ISS的上端，它們的漏極分別接三極管M3和M4的源極，構(gòu)成一個(gè)差分共源共柵電路結(jié)構(gòu)；三極管M3和M4的柵極接在電源VDD上，它們的漏極與電源VDD之間跨接輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)，并且漏極與差分輸出端RFOUTP和RFOUTN直接相連。另外，電阻Rl和電容C3串聯(lián)跨接在三極管Ml的柵極和輸出端RF0UTP，電阻R2和電容C4串聯(lián)跨接在三極管M2的柵極和輸出端RF0UTN。傳統(tǒng)的電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器如圖I所示，其基本工作原理為主放大電路由三極管Ml M4組成，是用于放大的有源器件；輸入匹配網(wǎng)絡(luò)在一定頻率范圍內(nèi)近似抵消主放大電路輸入阻抗的虛部；電阻并聯(lián)反饋支路由電阻Rl、R2和Cl、C2組成，提供主放大電路的實(shí)部阻抗，以與接收天線的50歐姆輸出阻抗相匹配，其中電容Cl、C2用于隔離電阻并聯(lián)反饋支路兩端不同的直流電位；輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)是放大器的負(fù)載；電流源ISS為主放大電路提供直流偏置。這種類(lèi)型的差分低噪聲放大器使用電阻并聯(lián)反饋提供輸入阻抗的實(shí)部，從而節(jié)省了傳統(tǒng)源極電感反饋式差分低噪聲放大器中主要用來(lái)提供輸入阻抗實(shí)部的兩個(gè)源極負(fù)反饋片上電感，明顯減小了芯片面積，降低了流片成本。但是這種方法有其一定的缺陷，因?yàn)榉答佒返碾娮鑂l、R2和電容Cl、C2除了引入的額外的噪聲，還會(huì)引入放大器輸入端和輸出端的寄生電容，影響了放大器的高頻性能；同時(shí)，直接跨接在放大器輸入端和輸出端的反饋支路在一定程度上降低了放大器輸出端到輸入端的隔離度，不利于防止后繼混頻器模塊本振大信號(hào)向接收天線端的泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，其減小放大器輸出端的寄生電容，提高了放大器輸出端到輸入端的隔離度，高頻特性好，增強(qiáng)了電路穩(wěn)定性。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，包括主放大電路，所述主放大電路包括第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管及第四MOS管，所述第一
MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管形成差分共源共柵電路；第一MOS管的柵極端通過(guò)第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第一差分輸入端相連，第二 MOS管通過(guò)第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第二差分輸入端相連，第一 MOS管的源極端與第二 MOS管的源極端均與尾電流源相連；第三MOS管的柵極端與第四MOS管的柵極端均與電源VDD相連，第三MOS管的漏極端通過(guò)第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第四MOS管的漏極端通過(guò)第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第三MOS管的漏極端與第一差分輸出端相連，第四MOS管的漏極端與第二差分輸出端相連；第
一MOS管的漏極端與第三MOS管的源極端相連，第二 MOS管(M2)的漏極端與第四MOS管的源極端相連；其特征是所述第一 MOS管(Ml)的漏極端與第一 MOS管的柵極端間通過(guò)第一電阻并聯(lián)反饋支路相連，第二 MOS管的漏極端與第二 MOS管的柵極端間通過(guò)第二電阻并聯(lián)反饋支路相連；第一電阻并聯(lián)反饋支路包括第一電阻及與所述第一電阻串聯(lián)的第一電容；第二電阻并聯(lián)反饋支路包括第二電阻及與所述第二電阻串聯(lián)的第二電容。所述第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)工作于窄帶狀態(tài)時(shí)，所述第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一電感及第三電容，所述第三電容的一端與第一差分輸入端相連，第三電容的另一端通過(guò)第一電感與第一電阻、第一 MOS管的柵極端相連；第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第四電容及第二電感，所述第四電容的一端與第二差分輸入端相連，第四電容的另一端通過(guò)第二電感與第二MOS管的柵極端及第二電阻相連；第一MOS管、第二 MOS管的柵極端與直流穩(wěn)壓電路相連。所述直流穩(wěn)壓電路包括第一穩(wěn)壓電阻及電源VDD，所述第一穩(wěn)壓電阻的一端與電源VDD相連，另一端通過(guò)第二穩(wěn)壓電阻接地；第一穩(wěn)壓電阻)與第二穩(wěn)壓電阻相連的一端通過(guò)第三穩(wěn)壓電阻與第一 MOS管的柵極端相連，且第一穩(wěn)壓電阻與第二穩(wěn)壓電阻相連的一端通過(guò)第四穩(wěn)壓電阻與第二 MOS管的柵極端相連。所述第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)、第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)工作于窄帶狀態(tài)時(shí)，所述第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第三電感、第三可調(diào)電阻及第五可調(diào)電容，所述第三電感、第三可調(diào)電阻及第五可調(diào)電容相互并聯(lián)；第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第四電感、第四可調(diào)電阻及第六可調(diào)電容，所述第四電感、第四可調(diào)電阻及第六可調(diào)電容相互并聯(lián)。所述尾電流源包括電源VDD，所述電源VDD通過(guò)偏置電流源與第一偏置MOS管的漏極端相連，第一偏置MOS管的漏極端與第一偏置MOS管的柵極端、第二偏置MOS管的柵極端相互連接，且第一偏置MOS管的柵極端通過(guò)第九電容接地，第一偏置MOS管的源極端、第二偏置MOS管的源極端均接地，第二偏置MOS管的漏極端與第一 MOS管的源極端、第二 MOS管的源極端相互連接。所述第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)工作于寬帶狀態(tài)時(shí)，第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第九電感，所述第九電感的一端與第一差分輸入端相連，第九電感的另一端通過(guò)第十電容與第五電感的一端及第七電感的一端相連，第七電感的另一端與第一電阻、第一 MOS管的柵極端相連；第五電感的另一端與直流穩(wěn)壓電路相連，第五電感的兩端并聯(lián)有第七電容；第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第十電感，所述第十電感的一端與第二差分輸入端相連，第十電感的另一端與第十一電容的一端相連，所述第十一電容的另一端與第八電感的一端及第六電感的一端相連，所述第六電感的另一端與直流穩(wěn)壓電路相連，第六電感的兩端并聯(lián)有第八電容；第八電感與第十一電容相連的另一端與第二電阻及第二 MOS管的柵極端相連。\\
所述第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)、第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)工作于寬帶狀態(tài)時(shí)，第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第五電阻及第七可調(diào)電阻，所述第五電阻與第七可調(diào)電阻相互并聯(lián)；第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第六電阻及第八可調(diào)電阻，所述第八可調(diào)電阻與第六電阻相互并聯(lián)。一種類(lèi)似的技術(shù)方案，一種電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，包括主放大電路，所述主放大電路包括第一三極管、第二三極管、第三三極管及第四三極管；第一三極管的基極端通過(guò)第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第一差分輸入端相連，第二三極管通過(guò)第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第二差分輸入端相連，第一三極管的發(fā)射極端與第二三極管的發(fā)射極端均與尾電流源相連；第三三極管的基極端與第四三極管的基極端均與電源VDD相連，第三三極管的集電極端通過(guò)第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第四三極管的集電極端通過(guò)第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第三三極管的集電極端與第一差分輸出端相連，第四三極管的集電極端與第二差分輸出端相連；第一三極管的集電極端與第三三極管的發(fā)射極端相連，第二三極管的集電極端與第四三極管的發(fā)射極端相連；
所述第一三極管的集電極端與第一三極管的基極端間通過(guò)第一電阻并聯(lián)反饋支路相連，第二三極管的集電極端與第二三極管的基極端間通過(guò)第二電阻并聯(lián)反饋支路相連；第一電阻并聯(lián)反饋支路包括第一電阻及與所述第一電阻串聯(lián)的第一電容；第二電阻并聯(lián)反饋支路包括第二電阻及與所述第二電阻串聯(lián)的第二電容。所述尾電流源包括電源VDD，所述電源VDD通過(guò)偏置電流源與第一偏置MOS管的漏極端相連，第一偏置MOS管的漏極端與第一偏置MOS管的柵極端、第二偏置MOS管的柵極端相互連接，且第一偏置MOS管的柵極端通過(guò)第九電容接地，第一偏置MOS管的源極端、第二偏置MOS管的源極端均接地，第二偏置MOS管的漏極端與第一 MOS管的源極端、第二 MOS管的源極端相互連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明將電阻并聯(lián)反饋的取樣點(diǎn)選擇在主放大電路中共柵晶體管的第三MOS管M3、第四MOS管M4的源極，相對(duì)于取樣點(diǎn)選擇在第一差分輸出端RF0UTP、第二差分輸出端RFOUTN的傳統(tǒng)方案，放大器主極點(diǎn)所在的輸出端具有更小的寄生電容，因此具有更好的高頻特性；
2、本發(fā)明改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中直接跨接在輸入端和輸出端的電阻并聯(lián)反饋支路，提高了輸出端到輸入端的隔離度，有利于減小后繼混頻器本振大信號(hào)向射頻輸入端的泄漏，并且增強(qiáng)了電路的穩(wěn)定性。


圖I為現(xiàn)有差分低噪聲放大器的電路原理圖。圖2為本發(fā)明差分低噪聲放大器的電路原理圖。圖3為本發(fā)明第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)、第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)為窄帶工作時(shí)的電路原理圖。圖4為本發(fā)明直流穩(wěn)壓電路的電路原理圖。圖5為本發(fā)明尾電流源的電路原理圖。
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圖6為本發(fā)明第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)、第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)為寬帶工作時(shí)的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖2所示本發(fā)明差分低噪聲放大器包括主放大電路，所述主放大電路包括第
一MOS管Ml、第二 MOS管M2、第三MOS管M3及第四MOS管M4，所述第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、第三MOS管M3及第四MOS管M4形成差分共源共柵電路；第一 MOS管Ml的柵極端通過(guò)第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第一差分輸入端RFINP相連，第二 MOS管M2通過(guò)第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第二差分輸入端RFINN相連，第一 MOS管Ml的源極端與第二 MOS管M2的源極端均與尾電流源相連；第三MOS管M3的柵極端與第四MOS管M4的柵極端均與電源VDD相連，第三MOS管M3的漏極端通過(guò)第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第四MOS管M4的漏極端通過(guò)第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第三MOS管M3的漏極端與第一差分輸出端RFOUTP相連，第四MOS管M4的漏極端與第二差分輸出端RFOUTN相連；第一 MOS管Ml的漏極端與第三MOS管M3的源極端相連，第二 MOS管M2的漏極端與第四MOS管M4的源極端相連；所述第一 MOS管Ml的漏極端與第一 MOS管Ml的柵極端間通過(guò)第一電阻并聯(lián)反饋支路相連，第
二MOS管M2的漏極端與第二 MOS管M2的柵極端間通過(guò)第二電阻并聯(lián)反饋支路相連；第一電阻并聯(lián)反饋支路包括第一電阻Rl及與所述第一電阻Rl串聯(lián)的第一電容Cl ;第二電阻并聯(lián)反饋支路包括第二電阻R2及與所述第二電阻R2串聯(lián)的第二電容C2。第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、第三MOS管M3及第四MOS管M4形成共源共柵電路，是用于放大的有源器件，第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2將小信號(hào)輸入電壓或電流轉(zhuǎn)變?yōu)槁O小信號(hào)電流，這個(gè)小信號(hào)電流流過(guò)共柵管接法的第三MOS管M3、第四MOS管M4及第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)，以在第一差分輸出端RF0UTP、第二差分輸出端RFOUTN形成小信號(hào)輸出。第三MOS管M3、第四MOS管M4共柵放大器接法，這種接法的晶體管具有與跨導(dǎo)成反比的較小的輸入阻抗，使得第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2的電壓增益較低，第一MOS管Ml、第二 MOS管M2的密勒效應(yīng)得到緩解。另外，在本發(fā)明實(shí)施例中的連接方式中，第三MOS管M3、第四MOS管M4串接在主信號(hào)通路中且具有相對(duì)較小的源漏兩端的寄生電容，從而增強(qiáng)了整個(gè)放大器的反向隔離度，有利于防止后繼混頻器模塊的本振信號(hào)向天線輸入端的泄漏。第一電容Cl、第二電容C2用于隔離不同的直流電位，第一電阻R1、第二電阻R2通過(guò)與第一電容Cl、第二電容C2串聯(lián)反饋，為放大體提供輸入阻抗的實(shí)部，實(shí)際設(shè)計(jì)中，通過(guò)選擇第一電阻Rl與第二電阻R2匹配的阻值，使整個(gè)放大器輸入阻抗的實(shí)部達(dá)到50歐姆，同時(shí)配合前級(jí)的第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗虛部的抵消作用，實(shí)現(xiàn)與接收天線50歐姆輸出阻抗的相匹配。本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)窄帶和寬帶工作狀態(tài)的不同，第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)有不同的接法，分別如圖3和圖6所示。如圖3所示所述第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)工作于窄帶狀態(tài)時(shí)，所述第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一電感LI及第三電容C3,所述第三電容C3的一端與第一差分輸入端RFINP相連，第三電容C3的另一端通過(guò)第一電感LI與第一電阻R1、第一 MOS管Ml的柵極端相連；第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第四電容C4及第二電感L2，所述第四電容C4的一端與第二差分輸入端RFINN相連，第四電容C4的另一端通過(guò)第二電感L2與第二 MOS管M2的柵極端及第二電阻R2相連；第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2的柵極端與直流穩(wěn)壓電路相連。
··
其中，第三電容C3、第四電容C4起到隔離輸入直流電壓和第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2起到直流偏置電壓的作用，第一電感LI、第二電感L2用于在工作頻率處抵消主放大電路輸入阻抗的虛部，以使放大器輸入小信號(hào)電壓諧振在工作頻率處。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，第一電感LI、第二電感L2 —般位于片外，這是由于一方面片內(nèi)螺旋電感所占面積很大，另一方面由于片內(nèi)螺旋電感的品質(zhì)因子相對(duì)于片外貼片電感來(lái)說(shuō)比較低，由此引入的等效串聯(lián)電阻比較大，容易惡化放大器的噪聲系數(shù)。所述第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)、第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)工作于窄帶狀態(tài)時(shí)，所述第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第三電感L3、第三可調(diào)電阻R3及第五可調(diào)電容C5，所述第三電感L3、第三可調(diào)電阻R3及第五可調(diào)電容C5相互并聯(lián)；第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第四電感L4、第四可調(diào)電阻R4及第六可調(diào)電容C6，所述第四電感L4、第四可調(diào)電阻R4及第六可調(diào)電容C6相互并聯(lián)。
其中，第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)中的第五可調(diào)電容C5、第三電感L3組成一個(gè)LC諧振網(wǎng)絡(luò)，第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)中的第四電感L4與第六可調(diào)電容C6組成另一個(gè)LC諧振網(wǎng)絡(luò)；通過(guò)兩個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)能夠使得本發(fā)明的放大器的頻率位于工作頻率處?？紤]到芯片的代工生產(chǎn)中，由于工藝角的原因可能導(dǎo)致的LC諧振頻率與設(shè)計(jì)值不一致的問(wèn)題，將第五可調(diào)電容C5、第六可調(diào)電容C6設(shè)計(jì)成外部控制的可變電容，通過(guò)調(diào)節(jié)相應(yīng)電容的大小，將LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率校正到工作頻率。第三可調(diào)電阻R3、第四可調(diào)電阻R4也設(shè)計(jì)成外部控制的可變電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)相應(yīng)電阻的大小，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明放大器增益可變的功能。如圖6所示所述第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)工作于寬帶狀態(tài)時(shí)，第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第九電感L9,所述第九電感L9的一端與第一差分輸入端RFINP相連,第九電感L9的另一端通過(guò)第十電容ClO與第五電感L5的一端及第七電感L7的一端相連,第七電感L7的另一端與第一電阻R1、第一 MOS管Ml的柵極端相連；第五電感L5的另一端與直流穩(wěn)壓電路相連，第五電感L5的兩端并聯(lián)有第七電容C7 ;第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第十電感L10，所述第十電感LlO的一端與第二差分輸入端RFINN相連，第十電感LlO的另一端與第H 電容Cll的一端相連,所述第^ 電容Cll的另一端與第八電感L8的一端及第六電L6的一端相連，所述第六電感L6的另一端與直流穩(wěn)壓電路相連，第六電感L6的兩端并聯(lián)有第八電容C8 ;第八電感L8與第—^一電容Cll相連的另一端與第二電阻R2及第二 MOS管M2的柵極端相連。其中，第十電容C10、第i^一電容Cl I起到隔離輸入直流電壓和對(duì)第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2提供直流偏置電壓的作用；同時(shí)，第十電容C10、第^ 電容Cll與第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他無(wú)源元件以及主放大電路的輸入阻抗一起構(gòu)成了一個(gè)寬帶Chebychev帶通濾波器，通過(guò)設(shè)計(jì)各個(gè)無(wú)源元件的數(shù)值，可以使本發(fā)明實(shí)施例的低噪聲放大器在很寬的頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。所述第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)、第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)工作于寬帶狀態(tài)時(shí)，第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第五電阻R5及第七可調(diào)電阻R7，所述第五電阻R5與第七可調(diào)電阻R7相互并聯(lián)；第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第六電阻R6及第八可調(diào)電阻R8，所述第八可調(diào)電阻R8與第六電阻R6相互并聯(lián)。本發(fā)明實(shí)施例中，第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)、第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)為寬帶工作時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)第七可調(diào)電阻R7、第八可調(diào)電阻R8實(shí)現(xiàn)對(duì)放大器增益的可調(diào)的功能。如圖4所示所述直流穩(wěn)壓電路包括第一穩(wěn)壓電阻RBl及電源VDD，所述第一穩(wěn)壓電阻RBl的一端與電源VDD相連，另一端通過(guò)第二穩(wěn)壓電阻RB2接地；第一穩(wěn)壓電阻RBl與·第二穩(wěn)壓電阻RB2相連的一端通過(guò)第三穩(wěn)壓電阻RB3與第一 MOS管Ml的柵極端相連，且第一穩(wěn)壓電阻RBl與第二穩(wěn)壓電阻RB2相連的一端通過(guò)第四穩(wěn)壓電阻RB4與第二 MOS管M2的柵極端相連。直流穩(wěn)壓電路為第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二匹配網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定的直流電壓。如圖5所示所述尾電流源包括電源VDD，所述電源VDD通過(guò)偏置電流源IBO與第一偏置MOS管MBl的漏極端相連，第一偏置MOS管MBl的漏極端與第一偏置MOS管MBl的柵極端、第二偏置MOS管MBO的柵極端相互連接，且第一偏置MOS管MBl的柵極端通過(guò)第九電容C9接地，第一偏置MOS管MBl的源極端、第二偏置MOS管MBO的源極端均接地，第二偏置MOS管MBO的漏極端與第一 MOS管Ml的源極端、第二 MOS管M2的源極端相互連接。如圖2 圖6所示主放大電路由第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、第三MOS管M3及第四MOS管M4組成，且均是用于放大的有源器件；第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)在一定頻率范圍內(nèi)近似抵消主放大電路輸入阻抗的虛部；第一電阻并聯(lián)反饋支路由第一電阻Rl與第一電容Cl串聯(lián)組成，第二電阻并聯(lián)反饋支路由第二電阻R2與第二電容C2串聯(lián)組成，以提供主放大電路的實(shí)部阻抗，以與接收天線的50歐姆輸出阻抗相匹配，其中第一電容Cl、第二電容C2用于隔離電阻并聯(lián)反饋支路兩端不同的直流電位；第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)、第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)形成低噪聲放大器的負(fù)載；尾電流源ISS為主放大電路提供直流偏置。從上述工作原理可以理解，本發(fā)明實(shí)施例中的主放大電路同樣可以采用三極管實(shí)現(xiàn)，當(dāng)采用三極管時(shí)，本發(fā)明差分低噪聲放大器的電路連接為
所述主放大電路包括第一三極管、第二三極管、第三三極管及第四三極管；第一三極管的基極端通過(guò)第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第一差分輸入端RFINP相連，第二三極管通過(guò)第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第二差分輸入端RFINN相連，第一三極管的發(fā)射極端與第二三極管的發(fā)射極端均與尾電流源相連；第三三極管的基極端與第四三極管的基極端均與電源VDD相連，第三三極管的集電極端通過(guò)第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第四三極管的集電極端通過(guò)第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第三三極管的集電極端與第一差分輸出端RFOUTP相連，第四三極管的集電極端與第二差分輸出端RFOUTN相連；第一三極管的集電極端與第三三極管的發(fā)射極端相連，第二三極管的集電極端與第四三極管的發(fā)射極端相連；
所述第一三極管的集電極端與第一三極管的基極端間通過(guò)第一電阻并聯(lián)反饋支路相連，第二三極管的集電極端與第二三極管的基極端間通過(guò)第二電阻并聯(lián)反饋支路相連；第一電阻并聯(lián)反饋支路包括第一電阻Rl及與所述第一電阻Rl串聯(lián)的第一電容Cl ;第二電阻并聯(lián)反饋支路包括第二電阻R2及與所述第二電阻R2串聯(lián)的第二電容C2。本發(fā)明將電阻并聯(lián)反饋的取樣點(diǎn)選擇在主放大電路中共柵晶體管的第三MOS管M3、第四MOS管M4的源極，相對(duì)于取樣點(diǎn)選擇在第一差分輸出端RF0UTP、第二差分輸出端RFOUTN的傳統(tǒng)方案，放大器的輸出端具有更小的寄生電容，因此具有更好的高頻特性；
本發(fā)明改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中直接跨接在輸入端和輸出端的電阻并聯(lián)反饋支路，提高了輸出端到輸入端的隔離度，有利于減小后繼混頻器本振大信號(hào)向射頻輸入端的泄漏，并且增強(qiáng)了電路的穩(wěn)定性。本發(fā)明的保護(hù)范圍，并非局限于本發(fā)明描述的實(shí)施例。只要各種變化在所附權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見(jiàn)的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)例均在保護(hù)之列?！?br> 權(quán)利要求
1.一種電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，包括主放大電路，所述主放大電路包括第一MOS管(Ml )、第二MOS管(M2)、第三MOS管(M3)及第四MOS管(M4)，所述第一MOS管(Ml )、第二 MOS管(M2)、第三MOS管(M3)及第四MOS管(M4)形成差分共源共柵電路；第一 MOS管(Ml)的柵極端通過(guò)第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第一差分輸入端(RFINP)相連，第二 MOS管(M2)通過(guò)第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第二差分輸入端(RFINN)相連，第一 MOS管(Ml)的源極端與第二 MOS管(M2)的源極端均與尾電流源相連；第三MOS管(M3)的柵極端與第四MOS管(M4)的柵極端均與電源VDD相連，第三MOS管(M3)的漏極端通過(guò)第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第四MOS管(M4)的漏極端通過(guò)第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第三MOS管(M3)的漏極端與第一差分輸出端(RFOUTP)相連，第四MOS管(M4)的漏極端與第二差分輸出端(RFOUTN)相連 ’第一 MOS管(Ml)的漏極端與第三MOS管(M3)的源極端相連，第二 MOS管(M2)的漏極端與第四MOS管(M4)的源極端相連；其特征是所述第一 MOS管(Ml)的漏極端與第一 MOS管(Ml)的柵極端間通過(guò)第一電阻并聯(lián)反饋支路相連，第二 MOS管(M2)的漏極端與第二 MOS管(M2)的柵極端間通過(guò)第二電阻并聯(lián)反饋支路相連；第一電阻并聯(lián)反饋支路包括第一電阻(Rl)及與所述第一電阻(Rl)串聯(lián)的第一電容(Cl);第二電阻并聯(lián)反饋支路包括第二電阻(R2)及與所述第二電阻(R2)串聯(lián)的第二電容(C2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，其特征是所述第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)工作于窄帶狀態(tài)時(shí)，所述第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一電感(LI)及第三電容(C3)，所述第三電容(C3)的一端與第一差分輸入端(RFINP)相連，第三電容(C3)的另一端通過(guò)第一電感(LI)與第一電阻(R1)、第一 MOS管(Ml)的柵極端相連；第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第四電容(C4)及第二電感(L2)，所述第四電容(C4)的一端與第二差分輸入端(RFINN)相連，第四電容(C4)的另一端通過(guò)第二電感(L2)與第二 MOS管(M2)的柵極端及第二電阻(R2)相連；第一 MOS管(Ml)、第二 MOS管(M2)的柵極端與直流穩(wěn)壓電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，其特征是所述直流穩(wěn)壓電路包括第一穩(wěn)壓電阻(RBl)及電源VDD，所述第一穩(wěn)壓電阻(RBl)的一端與電源VDD相連，另一端通過(guò)第二穩(wěn)壓電阻(RB2)接地；第一穩(wěn)壓電阻(RBl)與第二穩(wěn)壓電阻(RB2)相連的一端通過(guò)第三穩(wěn)壓電阻(RB3)與第一 MOS管(Ml)的柵極端相連，且第一穩(wěn)壓電阻(RBl)與第二穩(wěn)壓電阻(RB2)相連的一端通過(guò)第四穩(wěn)壓電阻(RB4)與第二 MOS管(M2)的柵極端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，其特征是所述第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)、第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)工作于窄帶狀態(tài)時(shí)，所述第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第三電感(L3)、第三可調(diào)電阻(R3)及第五可調(diào)電容(C5)，所述第三電感(L3)、第三可調(diào)電阻(R3)及第五可調(diào)電容(C5)相互并聯(lián)；第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第四電感(L4)、第四可調(diào)電阻(R4)及第六可調(diào)電容(C6)，所述第四電感(L4)、第四可調(diào)電阻(R4)及第六可調(diào)電容(C6)相互并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，其特征是所述尾電流源包括電源VDD，所述電源VDD通過(guò)偏置電流源(IBO)與第一偏置MOS管(MBl)的漏極端相連，第一偏置MOS管(MBl)的漏極端與第一偏置MOS管(MBl)的柵極端、第二偏置MOS管(MBO)的柵極端相互連接，且第一偏置MOS管(MBl)的柵極端通過(guò)第九電容(C9)接地，第一偏置MOS管(MBl)的源極端、第二偏置MOS管(MBO)的源極端均接地，第二偏置MOS管(MBO)的漏極端與第一 MOS管(Ml)的源極端、第二 MOS管(M2)的源極端相互連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，其特征是所述第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)工作于寬帶狀態(tài)時(shí)，第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第九電感(L9)，所述第九電感(L9)的一端與第一差分輸入端(RFINP)相連，第九電感(L9)的另一端通過(guò)第十電容(ClO)與第五電感(L5)的一端及第七電感(L7)的一端相連,第七電感(L7)的另一端與第一電阻(R1)、第一 MOS管(Ml)的柵極端相連；第五電感(L5)的另一端與直流穩(wěn)壓電路相連，第五電感(L5)的兩端并聯(lián)有第七電容(C7);第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括第十電感(L10)，所述第十電感(LlO)的一端與第二差分輸入端(RFINN)相連，第十電感(LlO)的另一端與第i 電容(Cll)的一端相連,所述第^ 電容(Cll)的另一端與第八電感(L8)的一端及第六電感(L6)的一端相連，所述第六電感(L6)的另一端與直流穩(wěn)壓電路相連，第六電感(L6)的兩端并聯(lián)有第八電容(CS);第八電感(L8)與第十一電容(Cll)相連的另一端與第二電阻(R2)及第二 MOS管(M2)的柵極端相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，其特征是所述第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)、第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)工作于寬帶狀態(tài)時(shí)，第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第五電阻(R5)及第七可調(diào)電阻(R7)，所述第五電阻(R5)與第七可調(diào)電阻(R7)相互并聯(lián)；第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)包括第六電阻(R6)及第八可調(diào)電阻(R8)，所述第八可調(diào)電阻(R8)與第六電阻(R6)相互并聯(lián)。
8.—種電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，其特征是包括主放大電路，所述主放大電路包括第一三極管、第二三極管、第三三極管及第四三極管；第一三極管的基極端通過(guò)第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第一差分輸入端(RFINP)相連，第二三極管通過(guò)第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第二差分輸入端(RFINN)相連，第一三極管的發(fā)射極端與第二三極管的發(fā)射極端均與尾電流源相連；第三三極管的基極端與第四三極管的基極端均與電源VDD相連，第三三極管的集電極端通過(guò)第一輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第四三極管的集電極端通過(guò)第二輸出負(fù)載網(wǎng)絡(luò)與電源VDD相連，第三三極管的集電極端與第一差分輸出端(RFOUTP)相連，第四三極管的集電極端與第二差分輸出端(RFOUTN)相連；第一三極管的集電極端與第三三極管的發(fā)射極端相連，第二三極管的集電極端與第四三極管的發(fā)射極端相連； 所述第一三極管的集電極端與第一三極管的基極端間通過(guò)第一電阻并聯(lián)反饋支路相連，第二三極管的集電極端與第二三極管的基極端間通過(guò)第二電阻并聯(lián)反饋支路相連；第一電阻并聯(lián)反饋支路包括第一電阻(Rl)及與所述第一電阻(Rl)串聯(lián)的第一電容(Cl);第二電阻并聯(lián)反饋支路包括第二電阻(R2)及與所述第二電阻(R2)串聯(lián)的第二電容(C2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，其特征是所述尾電流源包括電源VDD，所述電源VDD通過(guò)偏置電流源(IBO)與第一偏置MOS管(MBl)的漏極端相連，第一偏置MOS管(MBl)的漏極端與第一偏置MOS管(MBl)的柵極端、第二偏置MOS管(MBO)的柵極端相互連接，且第一偏置MOS管(MBl)的柵極端通過(guò)第九電容(C9)接地，第一偏置MOS管(MBl)的源極端、第二偏置MOS管(MBO)的源極端均接地，第二偏置MOS管(MBO)的漏極端與第一 MOS管(Ml)的源極端、第二 MOS管(M2)的源極端相互連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電阻并聯(lián)反饋式差分低噪聲放大器，其包括主放大電路，所述主放大電路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管，第一MOS管的柵極端通過(guò)第一輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第一差分輸入端相連，第二MOS管通過(guò)第二輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與第二差分輸入端相連，所述第一MOS管M1的漏極端與第一MOS管的柵極端間通過(guò)第一電阻并聯(lián)反饋支路相連，第二MOS管的漏極端與第二MOS管的柵極端間通過(guò)第二電阻并聯(lián)反饋支路相連；第一電阻并聯(lián)反饋支路包括第一電阻及與所述第一電阻串聯(lián)的第一電容；第二電阻并聯(lián)反饋支路包括第二電阻及與所述第二電阻串聯(lián)的第二電容。本發(fā)明減小放大器輸出端的寄生電容，提高了放大器輸出端到輸入端的隔離度，高頻特性好，增強(qiáng)了電路穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H03F3/45GK102790593SQ20121028049
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者何曉豐, 周仁杰, 段煉, 甘業(yè)兵, 馬成炎 申請(qǐng)人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心