一種準(zhǔn)單片低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種準(zhǔn)單片低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法，放大器的有源器件和無源器件分別制作成管芯芯片和無源單片，兩塊芯片再通過焊盤和鍵合金線連接形成完整電路。采用本發(fā)明準(zhǔn)單片技術(shù)制作的低噪聲放大器，將大部分作為低噪聲管芯匹配電路和偏置電路的無源電路進(jìn)行單片化集成，少量退耦用電感電容外置。配合不同的低噪聲管芯，設(shè)計(jì)無源匹配電路的成本僅為有源電路的1/8～1/10，且各工藝線的無源電路制作工藝成熟、成品率高，這種設(shè)計(jì)方法不受特定工藝限制，有廣泛的應(yīng)用性。制作出的電路既擁有單片集成電路一直性好的特點(diǎn)，也有混合集成電路設(shè)計(jì)靈活的優(yōu)點(diǎn)，體積比單純混合集成電路縮小50％～60％，擁有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種準(zhǔn)單片低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種準(zhǔn)單片低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法，屬于微波集成電路領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 低噪聲放大器（LNA)被廣泛應(yīng)用于各種微波組件和接收系統(tǒng)中，是決定微波射頻 系統(tǒng)噪聲和靈敏度的關(guān)鍵器件。
[0003] 到目前為止，傳統(tǒng)的低噪聲放大器分為兩種，一種基于集成電路與分離元件的混 合集成電路，通過分立元件組成，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈活、成本低，缺點(diǎn)是體積大、調(diào)試量大；另外 一種是單片集成電路，將所有元器件集成在一個(gè)芯片上，優(yōu)點(diǎn)是一致性好、體積小，缺點(diǎn)是 開發(fā)成本高、受特定工藝限制多。
[0004] 采用準(zhǔn)單片技術(shù)制作的低噪聲放大器，將大部分作為低噪聲管芯匹配電路和偏置 電路的無源電路進(jìn)行單片化集成，少量退耦用電感電容外置。配合不同的低噪聲管芯，設(shè)計(jì) 無源匹配電路的成本僅為有源電路的1/8?1/10,且各工藝線的無源電路制作工藝成熟、 成品率高，這種設(shè)計(jì)方法不受特定工藝限制，有廣泛的應(yīng)用性。制作出的電路既擁有單片集 成電路一直性好的特點(diǎn)，也有混合集成電路設(shè)計(jì)靈活的優(yōu)點(diǎn)，體積比單純混合集成電路縮 小50 %?60%。擁有廣泛的應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明提出一種準(zhǔn)單片低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)有源電路與無源 電路分開設(shè)計(jì)，自由組合。
[0006] 技術(shù)方案：本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種準(zhǔn)單片低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法，放大器 的有源器件和無源器件分別制作成管芯芯片和無源單片，兩塊芯片再通過焊盤和鍵合金線 連接形成完整電路。
[0007] 優(yōu)選地，所述管芯芯片內(nèi)設(shè)有晶體管，所述無源單片內(nèi)設(shè)有電阻、電容和電感。
[0008] 優(yōu)選地，所述管芯芯片包括增強(qiáng)型N-pHEMT，其柵極為輸入端，源極接地。
[0009] 優(yōu)選地，所述無源單片包括，第一電感的一端以及第一電容的一端連接，第一電容 的另一端接地，第一電感的另一端與輸出端連接，從電源到地之間依次串聯(lián)著第二電阻和 第二電容，第二電容與第二電阻的公共端連接到輸出端，在輸出端與輸入端之間連接著作 為負(fù)反饋回路的第一電阻。
[0010] 有益效果：采用本發(fā)明準(zhǔn)單片技術(shù)制作的低噪聲放大器，將大部分作為低噪聲管 芯匹配電路和偏置電路的無源電路進(jìn)行單片化集成，少量退耦用電感電容外置。配合不同 的低噪聲管芯，設(shè)計(jì)無源匹配電路的成本僅為有源電路的1/8?1/10,且各工藝線的無源 電路制作工藝成熟、成品率高，這種設(shè)計(jì)方法不受特定工藝限制，有廣泛的應(yīng)用性。制作出 的電路既擁有單片集成電路一直性好的特點(diǎn)，也有混合集成電路設(shè)計(jì)靈活的優(yōu)點(diǎn)，體積比 單純混合集成電路縮小50 %?60%。擁有廣泛的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為實(shí)施例1的單級(jí)GaAs麗1C低噪聲放大器的電路圖；
[0012] 圖2為實(shí)施例1準(zhǔn)單片低噪聲放大器輸入駐波的測(cè)試仿真結(jié)果與混合集成電路的 對(duì)比圖；
[0013] 圖3為實(shí)施例1準(zhǔn)單片低噪聲放大器輸出駐波的測(cè)試仿真結(jié)果與混合集成電路的 對(duì)比圖；
[0014] 圖4為實(shí)施例1準(zhǔn)單片低噪聲放大器增益的測(cè)試仿真結(jié)果與混合集成電路的對(duì)比 圖；
[0015] 圖5為實(shí)施例1分離的管芯芯片和無源單片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖6為實(shí)施例2的單級(jí)GaAs麗1C低噪聲放大器的電路圖；
[0017] 圖7為實(shí)施例2的增益圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明 本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各 種等同形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0019] 實(shí)施例1 :無源器件是電路中不可缺少的部分，但也是設(shè)計(jì)電路時(shí)最為復(fù)雜和困 難的部分。不同的電阻、電容或電感會(huì)使電路具備不同的性能。在設(shè)計(jì)一些常用電路時(shí)，例 如LNA，都是在給定電路性能參數(shù)的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0020] 眾所周知，芯片的面積大小直接影響成本，而無源器件尤其是電感，又是占用面積 最多的部分。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，往往在電路達(dá)到最佳性能時(shí)的無源器件，由于成本面積問題而 無法使用。此時(shí)又要重新調(diào)整無源器件的參數(shù)，以滿足成本面積和工藝的條件下達(dá)到最佳 性能。整個(gè)設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)程序繁瑣。
[0021] 另一方面，在電路設(shè)計(jì)時(shí)，有源器件容易受到電磁場(chǎng)的影響，而無源器件中的電容 或電感由于來回充放電，極易造成電磁干擾。尤其是在微波射頻這種高頻工作狀態(tài)下，電磁 干擾更為明顯。
[0022] 本發(fā)明將電路的有源器件部分和無源器件部分，相互分開各自單獨(dú)設(shè)計(jì)。有源器 件部分單獨(dú)做在管芯芯片上，這樣管芯可以單獨(dú)設(shè)計(jì)，不必顧慮無源器件的尺寸面積及電 磁干擾。這是因?yàn)闊o源器件可以在另一塊芯片上單獨(dú)制作，形成無源單片。無源單片和管 芯上均設(shè)置有焊盤，兩者通過焊盤和金線連接形成完整的電路。
[0023] 下面以單級(jí)GaAs麗1C低噪聲放大器為例，如圖1所示，該電路包括增強(qiáng)型 N-pHEMT管T1，其柵極為輸入端Pin，源極接地，而漏極同時(shí)與第一電感L1的一端以及第一 電容C1的一端連接。第一電容C1的另一端接地，第一電感L1的另一端與輸出端Pout連 接。從5V直流電源到地之間依次串聯(lián)著第二電阻R2和第二電容C2,第二電容C2與第二電 阻R2的公共端連接到輸出端Pout。在輸出端Pout與輸入端Pin之間連接著作為負(fù)反饋回 路的第一電阻R1。
[0024] 管芯芯片為GaAs增強(qiáng)型N-pHEMT管，采用負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，原始參數(shù)如圖示意。將圖 示中的Rl、R2、Cl、C2、L1集成在GaAs無源單片上，參數(shù)如表1示意，其中，R1是負(fù)反饋電 阻，R2是偏置電阻，L1同時(shí)作為負(fù)反饋電感及退耦電感，Cl、C2是退耦電容，同時(shí)增加電路 的穩(wěn)定性。無源匹配電路在與管芯不同的GaAs工藝線制作。
[0025] 表 1
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種準(zhǔn)單片低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，放大器的有源器件和無源器件分 別制作成管巧巧片和無源單片，兩塊巧片再通過焊盤和鍵合金線連接形成完整電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)單片低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述管巧巧片 內(nèi)設(shè)有晶體管，所述無源單片內(nèi)設(shè)有電阻、電容和電感。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的準(zhǔn)單片低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述管巧巧片 包括增強(qiáng)型N-pHEMT (T1)，其柵極為輸入端（Pin)，源極接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的準(zhǔn)單片低噪聲放大器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述無源單片 包括，第一電感（L1)的一端W及第一電容（C1)的一端連接，第一電容（C1)的另一端接地， 第一電感（L1)的另一端與輸出端（Pout)連接，從電源（Vcc)到地之間依次串聯(lián)著第二電 阻巧2)和第二電容（C2)，第二電容（C2)與第二電阻巧2)的公共端連接到輸出端（Pout)， 在輸出端（Pout)與輸入端（Pin)之間連接著作為負(fù)反饋回路的第一電阻巧1)。
【文檔編號(hào)】H03F1/34GK104467696SQ201410652034
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】沈一鳴, 程冰 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所