低噪聲放大器和芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低噪聲放大器和芯片。放大器包括偏置電路單元、第一放大電路單元、第一調(diào)整單元、第一信號(hào)輸入端、第二信號(hào)輸入端和第一信號(hào)輸出端；偏置電路單元包括第一電壓輸出端和第二電壓輸出端；第一放大電路單元包括：第一N型晶體管和第一P型晶體管、第一輸出電容、第二輸出電容、第一阻抗和第二阻抗；第一N型晶體管和第一P型晶體管的柵極分別通過調(diào)整單元與第一電壓輸出端以及第一信號(hào)輸入端連接，與第二電壓輸出端以及第一信號(hào)輸入端連接；第一N型晶體管源極與第一P型晶體管源極和第二信號(hào)輸入端連接；第一N型晶體管和第一P型晶體管的漏極分別連接阻抗，并通過輸出電容連接至第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端。
【專利說明】低噪聲放大器和芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)，尤其涉及一種低噪聲放大器和芯片。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子設(shè)備的廣泛使用，行業(yè)內(nèi)對(duì)電子設(shè)備(尤其是手持設(shè)備）的功耗要求越來 越高，這是由于功耗越大意味著電子設(shè)備的使用時(shí)間越短，所以，電子設(shè)備對(duì)低功耗的要求 也變得越來越迫切。
[0003] 低噪聲放大器是電子設(shè)備中的重要器件，通常低噪聲放大器的電流利用率較低， 為了獲得更大的增益以及更大的信噪比，需要消耗更多的電流，導(dǎo)致低噪聲放大器的功耗 較高，進(jìn)而導(dǎo)致包含低噪聲放大器的電子設(shè)備的功耗也較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種低噪聲放大器和芯片，以解決現(xiàn)有技術(shù)低噪聲放大器功耗高的問 題。
[0005] 第一方面，本發(fā)明提供一種低噪聲放大器，包括：偏置電路單兀、第一放大電路單 兀、第一調(diào)整單兀、第一信號(hào)輸入端、第二信號(hào)輸入端和第一信號(hào)輸出端，其中，
[0006] 所述偏置電路單元用于為所述第一放大電路單元提供偏置電壓，所述偏置電路單 兀包括第一電壓輸出端和第二電壓輸出端；
[0007] 所述第一放大電路單元包括：第一N型晶體管和第一P型晶體管、第一輸出電容、 第二輸出電容、第一阻抗和第二阻抗；
[0008] 所述第一N型晶體管的柵極通過調(diào)整單元與所述偏置電路單元的第一電壓輸出 端連接，并通過所述第一調(diào)整單元與所述第一信號(hào)輸入端連接，所述第一P型晶體管的柵 極通過所述第一調(diào)整單元與所述偏置電路單元的第二電壓輸出端連接，并通過所述第一調(diào) 整單元與所述第一信號(hào)輸入端連接；所述第一N型晶體管的源極與所述第一P型晶體管的 源極連接，并且均與所述第二信號(hào)輸入端連接；所述第一N型晶體管的漏極與所述第一阻 抗連接，并通過所述第一輸出電容連接至所述第一信號(hào)輸出端，所述第一P型晶體管的漏 極與所述第二阻抗連接，并通過所述第二輸出電容連接至所述第一信號(hào)輸出端；
[0009] 所述偏置電路單元連接在工作電壓的高壓端與低壓端之間，所述第一放大電路單 元中的第一阻抗與所述工作電壓的高壓端連接，所述第一放大電路單元中的第二阻抗與所 述工作電壓的低壓端連接。
[0010] 第二方面，本發(fā)明提供一種芯片，包括：本發(fā)明任一實(shí)施例所述的低噪聲放大器， 所述低噪聲放大器中的第一信號(hào)輸入端和第二信號(hào)輸入端設(shè)置在芯片外側(cè)。
[0011] 本發(fā)明提供的低噪聲放大器和芯片，采用電流復(fù)用技術(shù)，使得放大電路單元中的N 型晶體管和P型晶體管可以共用電流，當(dāng)本發(fā)明的低噪聲放大器采用差分結(jié)構(gòu)時(shí)，利用同 樣的電流，相比于現(xiàn)有技術(shù)的低噪聲放大器能夠獲得2倍的電壓增益，S卩：消耗同樣的功耗 能夠獲得更大的增益以及更大的動(dòng)態(tài)范圍，相應(yīng)地，在同樣的增益要求和動(dòng)態(tài)范圍的要求 下，本發(fā)明提供的低噪聲放大器的功耗較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明低噪聲放大器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明低噪聲放大器實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明偏置電路單元實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明芯片實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1為本發(fā)明低噪聲放大器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例的低噪 聲放大器可以包括：偏置電路單兀1、第一放大電路單兀2a、第一調(diào)整單兀3a、第一信號(hào)輸 入端4、第二信號(hào)輸入端5和第一信號(hào)輸出端6,其中，
[0017] 所述偏置電路單元1用于為所述第一放大電路單元2a提供偏置電壓，所述偏置電 路單元1包括第一電壓輸出端11和第二電壓輸出端12 ;
[0018] 所述第一放大電路單元2a包括：第一N型晶體管21和第一P型晶體管22、第一 輸出電容23、第二輸出電容24、第一阻抗25和第二阻抗26 ;
[0019] 所述第一N型晶體管21的柵極通過第一調(diào)整單元3a與所述偏置電路單元1的第 一電壓輸出端11連接，并通過所述第一調(diào)整單元3a與所述第一信號(hào)輸入端4連接，所述第 一P型晶體管22的柵極通過所述第一調(diào)整單元3a與所述偏置電路單元1的第二電壓輸出 端12連接，并通過所述第一調(diào)整單元3a與所述第一信號(hào)輸入端4連接；所述第一N型晶體 管21的源極與所述第一P型晶體管22的源極連接，并且均與所述第二信號(hào)輸入端5連接； 所述第一N型晶體管21的漏極與所述第一阻抗25連接，并通過所述第一輸出電容23連接 至所述第一信號(hào)輸出端6,所述第一P型晶體管22的漏極與所述第二阻抗26連接，并通過 所述第二輸出電容24連接至所述第一信號(hào)輸出端6 ;
[0020] 所述偏置電路單元1連接在工作電壓的高壓端與低壓端之間，所述第一放大電路 單元2a中的第一阻抗25與所述工作電壓的高壓端連接，所述第一放大電路單元2a中的第 二阻抗26與所述工作電壓的低壓端連接。
[0021] 其中，可選地，所述第一N型晶體管21可以為N型金屬氧化物半導(dǎo)體（N-type Metal-OxideSemiconductor,簡(jiǎn)稱：NM0S)，所述第一P型晶體管22可以為P型金屬氧化物 半導(dǎo)體（P_typeMetal-OxideSemiconductor，簡(jiǎn)稱：PM0S);或者，所述第一N型晶體管 21 可以為NPN雙極型晶體管，所述第一P型晶體管22可以為PNP雙極型晶體管。
[0022] 可選地，所述第一阻抗25和所述第二阻抗26均為電阻，或者，所述第一阻抗25和 所述第二阻抗26均為電感。
[0023] 進(jìn)一步具體地，所述第一調(diào)整單元3a可以包括：第一隔直電容31、第二隔直電容 32、第一偏置電阻33和第二偏置電阻34,其中，
[0024] 所述第一隔直電容31連接在所述第一信號(hào)輸入端4與所述第一N型晶體管21的 柵極之間，所述第二隔直電容32連接在所述第一信號(hào)輸入端4與所述第一P型晶體管22 的柵極之間；
[0025] 所述第一偏置電阻33連接在所述第一N型晶體管21的柵極與所述第一電壓輸出 端11之間，所述第二偏置電阻34連接在所述第一 P型晶體管22的柵極與所述第二電壓輸 出端12之間。
[0026]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一電壓輸出端11的電壓高于所述第二電壓輸出端12的電 壓；所述第一信號(hào)輸入端4的信號(hào)與所述第二信號(hào)輸入端5的信號(hào)的相位差為180度。 [0027]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述偏置電路單元1可以包括：可調(diào)電流源，用于調(diào)節(jié)所述偏置電 路單元輸出的工作電壓的大小。
[0028]本實(shí)施例中，第一放大電路單兀2a包括第一信號(hào)輸入端4和第二信號(hào)輸入端5,所 述第一信號(hào)輸入端4和所述第二信號(hào)輸入端5均可以連接差分的輸入信號(hào)，因此便于將本 實(shí)施例的低噪聲放大器應(yīng)用于差分結(jié)構(gòu)的電路。本實(shí)施例的低噪聲放大器也可以工作在單 端模式，即將其中一個(gè)信號(hào)輸入端閑置而只使用其中一個(gè)信號(hào)輸入端。
[0029]可以看出，上述低噪聲放大器的第一放大電路單元2a中所述第一 N型晶體管21 和所述第一P型晶體管22可以共用電流，若所述第一N型晶體管21和所述第一P型晶體 管22的放大能力相同，則實(shí)現(xiàn)了采用同一電流I獲得了 2倍的放大效果。而現(xiàn)有技術(shù)中， 通常一個(gè)電流I只能使一個(gè)N型晶體管或一個(gè)P型晶體管起到放大作用，因此本實(shí)施例的 低噪聲放大器電路實(shí)現(xiàn)了電流復(fù)用，即晶體管(假設(shè)第一N型晶體管21和第一P型晶體管 22的放大能力相同)產(chǎn)生了 2倍的放大作用；而在現(xiàn)有技術(shù)中，一個(gè)電流I只能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)一 個(gè)晶體管的放大能力，如果需要2倍的放大作用，就需要21的電流；所以，把這種優(yōu)勢(shì)稱為 電流復(fù)用。
[0030]進(jìn)一步地，上述低噪聲放大器的第一放大電路單元2a中，假設(shè)所述第一N型晶體 管21為NM0S，所述第一 P型晶體管22為PM0S，該NM0S和PM0S的跨導(dǎo)均為gm。跨導(dǎo)gm與 流經(jīng)NM0S或PM0S的電流I的關(guān)系可以用公式（1)表示：
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 一種低噪聲放大器，其特征在于，包括；偏置電路單元、第一放大電路單元、第一調(diào) 整單元、第一信號(hào)輸入端、第二信號(hào)輸入端和第一信號(hào)輸出端，其中， 所述偏置電路單元用于為所述第一放大電路單元提供偏置電壓，所述偏置電路單元包 括第一電壓輸出端和第二電壓輸出端； 所述第一放大電路單元包括：第一 N型晶體管和第一 P型晶體管、第一輸出電容、第二 輸出電容、第一阻抗和第二阻抗； 所述第一N型晶體管的柵極通過調(diào)整單元與所述偏置電路單元的第一電壓輸出端連 接，并通過所述第一調(diào)整單元與所述第一信號(hào)輸入端連接，所述第一 P型晶體管的柵極通 過所述第一調(diào)整單元與所述偏置電路單元的第二電壓輸出端連接，并通過所述第一調(diào)整單 元與所述第一信號(hào)輸入端連接；所述第一 N型晶體管的源極與所述第一 P型晶體管的源極 連接，并且均與所述第二信號(hào)輸入端連接；所述第一 N型晶體管的漏極與所述第一阻抗連 接，并通過所述第一輸出電容連接至所述第一信號(hào)輸出端，所述第一 P型晶體管的漏極與 所述第二阻抗連接，并通過所述第二輸出電容連接至所述第一信號(hào)輸出端； 所述偏置電路單元連接在工作電壓的高壓端與低壓端之間，所述第一放大電路單元中 的第一阻抗與所述工作電壓的高壓端連接，所述第一放大電路單元中的第二阻抗與所述工 作電壓的低壓端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述第一調(diào)整單元包括；第一隔 直電容、第二隔直電容、第一偏置電阻和第二偏置電阻，其中， 所述第一隔直電容連接在所述第一信號(hào)輸入端與所述第一N型晶體管的柵極之間，所 述第二隔直電容連接在所述第一信號(hào)輸入端與所述第一 P型晶體管的柵極之間； 所述第一偏置電阻連接在所述第一N型晶體管的柵極與所述第一電壓輸出端之間，所 述第二偏置電阻連接在所述第一P型晶體管的柵極與所述第二電壓輸出端之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述偏置電路單元包括；順序串 聯(lián)在所述工作電壓的高壓端與低壓端之間的第一電流源、第HN型晶體管、第HP型晶體管 和第二電流源，還包括第一電壓輸出端和第二電壓輸出端， 其中，所述第H N型晶體管的柵極與所述第H N型晶體管的漏極連接，所述第H P型晶 體管的柵極所述第H P型晶體管的漏極連接；所述第H N型晶體管的源極與所述第H P型 晶體管的源極連接，所述第H N型晶體管和所述第H P型晶體管的柵極分別與所述第一電 壓輸出端和所述第二電壓輸出端連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器，其特征在于，還包括： 第二放大電路單元、第二調(diào)整單元、和第二信號(hào)輸出端，其中， 所述偏置電路單元用于為所述第一放大電路單元和所述第二放大電路單元提供偏置 電壓，所述偏置電路單元包括第一電壓輸出端和第二電壓輸出端； 所述第二放大電路單元包括：第二N型晶體管和第二P型晶體管、第H輸出電容、第四 輸出電容、第H阻抗和第四阻抗； 所述第一N型晶體管的柵極通過所述第一調(diào)整單元與所述偏置電路單元的第一電壓 輸出端連接，并通過所述第一調(diào)整單元與所述第二信號(hào)輸入端連接，所述第一 P型晶體管 的柵極通過所述第一調(diào)整單元與所述偏置電路單元的第二電壓輸出端連接，并通過所述第 一調(diào)整單元與所述第二信號(hào)輸入端連接；所述第一 N型晶體管的源極與所述第一 P型晶體 管的源極連接，并且均與所述第二信號(hào)輸入端連接；所述第一 N型晶體管的漏極與所述第 一阻抗連接，并通過所述第一輸出電容連接至所述第一信號(hào)輸出端，所述第一 P型晶體管 的漏極與所述第二阻抗連接，并通過所述第二輸出電容連接至所述第一信號(hào)輸出端； 所述第二N型晶體管的柵極通過所述第二調(diào)整單元與所述偏置電路單元的第一電壓 輸出端連接，并通過所述第二調(diào)整單元與所述第一信號(hào)輸入端連接，所述第二P型晶體管 的柵極通過所述第二調(diào)整單元與所述偏置電路單元的第二電壓輸出端連接，并通過所述第 二調(diào)整單元與所述第一信號(hào)輸入端連接；所述第二N型晶體管的源極與所述第二P型晶體 管的源極連接，并且均與所述第一信號(hào)輸入端連接；所述第二N型晶體管的漏極與所述第 H阻抗連接，并通過所述第H輸出電容連接至所述第二信號(hào)輸出端，所述第二P型晶體管 的漏極與所述第四阻抗連接，并通過所述第四輸出電容連接至所述第二信號(hào)輸出端； 所述第一 N型晶體管的柵極通過所述第一調(diào)整單元和所述第二調(diào)整單元與所述第二N 型晶體管的柵極連接，所述第一 P型晶體管的柵極通過所述第一調(diào)整單元和所述第二調(diào)整 單元與所述第二P型晶體管的柵極連接； 所述偏置電路單元連接在工作電壓的高壓端與低壓端之間，所述第一放大電路單元的 中的第一阻抗與所述工作電壓的高壓端連接，所述第一放大電路單元的中的第二阻抗與所 述工作電壓的低壓端連接；所述第二放大電路單元的中的第H阻抗與所述工作電壓的高壓 端連接，所述第二放大電路單元的中的第四阻抗與所述工作電壓的低壓端連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低噪聲放大器，其特征在于， 所述第二N型晶體管為N型金屬氧化物半導(dǎo)體NMOS，所述第二P型晶體管為P型金屬 氧化物半導(dǎo)體PMOS ;或者， 所述第二N型晶體管為NPN雙極型晶體管，第二P型晶體管為PNP雙極型晶體管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低噪聲放大器，其特征在于， 所述第H阻抗和所述第四阻抗均為電阻，或者，所述第H阻抗和所述第四阻抗均為電 感。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低噪聲放大器，其特征在于， 所述第一隔直電容連接在所述第二信號(hào)輸入端與所述第一N型晶體管的柵極之間，所 述第二隔直電容連接在所述第二信號(hào)輸入端與所述第一 P型晶體管的柵極之間； 所述第一偏置電阻連接在所述第一N型晶體管的柵極與所述第一電壓輸出端之間，所 述第二偏置電阻連接在所述第一 P型晶體管的柵極與所述第二電壓輸出端之間。 所述第二調(diào)整單元包括：第H隔直電容、第四隔直電容、第H偏置電阻和第四偏置電 阻，其中， 所述第H隔直電容連接在所述第一信號(hào)輸入端與所述第二N型晶體管的柵極之間，所 述第四隔直電容連接在所述第一信號(hào)輸入端與所述第二P型晶體管的柵極之間； 所述第H偏置電阻連接在所述第二N型晶體管的柵極與所述第一電壓輸出端，所述第 四偏置電阻連接在所述第二P型晶體管的柵極與所述第二電壓輸出端之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一所述的低噪聲放大器，其特征在于， 所述第一 N型晶體管為N型金屬氧化物半導(dǎo)體NMOS，所述第一 P型晶體管為P型金屬 氧化物半導(dǎo)體PMOS ;或者， 所述第一 N型晶體管為NPN雙極型晶體管，所述第一 P型晶體管為PNP雙極型晶體管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一所述的低噪聲放大器，其特征在于， 所述第一阻抗和所述第二阻抗均為電阻，或者，所述第一阻抗和所述第二阻抗均為電 感。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述第一信號(hào)輸 入端的信號(hào)與所述第二信號(hào)輸入端的信號(hào)的相位差為180度。
11. 一種芯片，其特征在于，包括：權(quán)利要求1?10中任一項(xiàng)所述的低噪聲放大器，所 述低噪聲放大器中的第一信號(hào)輸入端和第二信號(hào)輸入端設(shè)置在芯片外側(cè)。
【文檔編號(hào)】H03F3/45GK104348430SQ201310326713
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】陶晶晶, 張旭, 劉瑞金 申請(qǐng)人:上海海爾集成電路有限公司