CN106230389A - 高增益低噪声放大器 - Google Patents

高增益低噪声放大器 Download PDF

Info

Publication number
CN106230389A
CN106230389A CN201610856014.2A CN201610856014A CN106230389A CN 106230389 A CN106230389 A CN 106230389A CN 201610856014 A CN201610856014 A CN 201610856014A CN 106230389 A CN106230389 A CN 106230389A
Authority
CN
China
Prior art keywords
amplifier
amplifier tube
tube
drain electrode
noise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610856014.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106230389B (zh
Inventor
黄伟
潘文光
于云丰
肖时茂
尹喜珍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUXI ZHONGKE MICROELECTRONIC INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Original Assignee
WUXI ZHONGKE MICROELECTRONIC INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUXI ZHONGKE MICROELECTRONIC INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE Co Ltd filed Critical WUXI ZHONGKE MICROELECTRONIC INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority to CN201610856014.2A priority Critical patent/CN106230389B/zh
Publication of CN106230389A publication Critical patent/CN106230389A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106230389B publication Critical patent/CN106230389B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/26—Modifications of amplifiers to reduce influence of noise generated by amplifying elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高增益低噪声放大器，其特征是：包括差分形式的2对互补结构放大器；放大器输入端通过交流耦合电容连接一极互补放大器NMOS和PMOS放大管的栅极，同时连接另一极放大器NMOS和PMOS放大管的源极。NMOS放大管和PMOS放大管的漏极连接，作为放大器一个输出端，栅极分别连接两个输入耦合电容，输入耦合电容的另一极板连接在一起，作为放大器的一个输入端。NMOS放大管源极接偏置尾电流，PMOS放大管源极接偏置PMOS管，该偏置管栅极电压由共模反馈电路输出提供，NMOS放大管和PMOS放大管的源极分别连接两个输入耦合电容，这两个电容的另一极连接在一起，作为放大器的另一输入端。本发明所述低噪声放大器能够有效增强增益，易于实现输入匹配。

Description

高增益低噪声放大器
技术领域
本发明涉及一种高增益低噪声放大器，尤其是一种具有高增益易于进行输入匹配的低噪声放大器，属于集成电路设计技术领域。
背景技术
射频接收机接收的信号通常十分微弱，很多在-100dBm以下，因此接收机的第一级需要对微弱信号进行放大，这需要第一级放大电路具有高增益和低噪声，在放大接收信号的同时，减小后级电路的噪声对信号的影响，因此，接收机第一级通常采用低噪声放大器(LNA)实现。
对一个级联***，整体的噪声性能取决于前级子***的噪声性能和增益，前级子***噪声系数越小，增益越大，级联***的整体噪声性能越好。其中，第一级子***的影响最大，对射频接收机而言，其整体噪声性能主要取决于第一级低噪声放大器的噪声系数和增益。因此，低噪声放大器在满足低噪声的条件下应具备较高的增益。
同时，低噪声放大器通常需要与片外元件连接，如有源天线、SAW滤波器、Balun等，直接作为负载或是输出驱动片外元件。因此，输入需要通过阻抗匹配以实现50Ω的输入阻抗。
匹配并不直接影响LNA的噪声性能，但从信号功率传输的角度看，匹配情况对整体噪声性能会产生较大影响。当阻抗不匹配时，传输功率发生反射增加，通带内衰减增加，降低了接收灵敏度；带外抑制下降，降低了滤除干扰信号的能力，会影响***线性度。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高增益低噪声放大器，该低噪声放大器能够有效增强增益，易于实现输入匹配，结构简单通用，便于实现。
按照本发明提供的技术方案，所述高增益低噪声放大器，其特征是：包括差分形式的对互补结构的第一对放大器和第二对放大器，第一对放大器包括第一放大管NM1和第二放大管NM2，第二对放大器包括第三放大管PM1和第四放大管PM2；
所述低噪声放大器的输入端VIP通过输入耦合电容连接第一放大管NM1、第三放大管PM1的栅极以及第二放大管NM2、第四放大管PM2的源极，所述低噪声放大器的输入端VIN通过输入耦合电容连接第一放大管NM1、第三放大管PM1的源极以及第二放大管NM2、第四放大管PM2的栅极；
所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极连接，作为输出端VON；所述第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极连接，作为输出端VOP；
所述第一放大管NM1的源极连接第一偏置电流IB1，第二放大管NM2的源极连接第二偏置电流IB2；所述第三放大管PM1的源极连接第一电流镜PM3的漏极，第四放大管PM2的源极连接第二电流镜PM4的漏极。
进一步的，所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极接第一负载电阻RL1一端，第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极接第二负载电阻RL2一端，第一负载电阻RL1和第二负载电阻RL2的另一端相连，并作为共模电压输入到共模反馈电路的正输入端，共模反馈电路的负输入端接基准电压VREF，共模反馈电路的输出端连接到第一电流镜PM3和第二电流镜PM4的栅极。
进一步的，所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极相连，并连接到第一输出耦合电容CL1一极，第一输出耦合电容CL1另一极作为低噪声放大器负输出端VON；所述第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极相连，并连接到第二输出耦合电容CL2一极，第二输出耦合电容CL2另一极作为低噪声放大器的正输出端VOP。
进一步的，所述第一放大管NM1和第二放大管NM2的栅极分别通过第一偏置电阻RB1和第二偏置电阻RB2连接到偏置电压VBN，第三放大管PM1和第四放大管PM2的栅极分别通过第三偏置电阻RB3和第四偏置电阻RB4连接到偏置电压VBP。
进一步的，所述第一电流镜PM3和第二电流镜PM4提供的直流工作电流大小为IB，第一偏置电流IB1＝第二偏置电流IB2＝IB。
进一步的，所述第一放大管NM1、第二放大管NM2采用NMOS放在管，第三放大管PM1、第四放大管PM4采用PMOS放大管。
本发明所述高增益低噪声放大器，能够有效增强增益，易于实现输入匹配，适用于通用CMOS工艺。
附图说明
图1为本发明所述高增益低噪声放大器所在接收器***的结构框图。
图2为本发明实施例中低噪声放大器差分结构电路图。
图3为本发明实施例中共模反馈电路的示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，为低噪声放大器所在接收器***的结构框图，包括天线11、声表面波滤波器12、单端/差分转换器(Balun)13和接收器射频模拟前端14，其中，接收器射频模拟前端14包括低噪声放大器141、第一混频器142、第二混频器143、90°移相电路144、本振发生电路145和模拟基带146，90°移相电路144和本振发生电路145构成频率合成器。工作原理为：***通过天线11接收到射频小信号，经过声表面波滤波器12滤除通道外噪声，经单端/差分转换器13转换为差分信号输入到低噪声放大器141进行放大，放大后的信号与正交本振信号通过混频器进行下变频转换为中频信号或基频信号，该信号经过模拟基带146处理后转换为数字信号进行处理。低噪声放大器(LNA)141位于接收器最前端，对后级噪声进行隔离和对接收信号进行放大。
如图2所示，本发明所述高增益低噪声放大器，主要包括第一放大管NM1、第二放大管NM2、第三放大管PM1、第四放大管PM2、第一输入耦合电容C1、第二输入耦合电容C2、第三输入耦合电容C3、第四输入耦合电容C4、第五输入耦合电容C5、第六输入耦合电容C6、第七输入耦合电容C7、第八输入耦合电容C8、第一输出耦合电容CL1、第二输出耦合电容CL2、第一负载电阻RL1、第二负载电阻RL2、第一偏置电阻RB1、第二偏置电阻RB2、第三偏置电阻RB3、第四偏置电阻RB4、第一偏置电流IB1、第二偏置电流IB2、第一电流镜PM3、以及第二电流镜PM4。具体地：
第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极相连，并连接到第一输出耦合电容CL1一极，第一输出耦合电容CL1另一极作为低噪声放大器负输出端VON；第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极相连，并连接到第二输出耦合电容CL2一极，第二输出耦合电容CL2另一极作为低噪声放大器的正输出端VOP；
同时，第一放大管NM1漏极、第三放大管PM1漏极接第一负载电阻RL1一端，第二放大管NM2漏极、第四放大管PM2漏极接第二负载电阻RL2一端，第一负载电阻RL1和第二负载电阻RL2的另一端相连，并作为共模电压输入到共模反馈电路CMFB的正输入端，共模反馈电路CMFB的负输入端接基准电压VREF，共模反馈电路CMFB的输出端连接到第一电流镜PM3和第二电流镜PM4的栅极，提供偏压；
第一放大管NM1的直流工作电流由源极的第一偏置电流IB1提供，第二放大管NM2的直流工作电流由源极的第二偏置电流IB2提供，第一偏置电流IB1＝第二偏置电流IB2＝IB，第三放大管PM1和第四放大管PM2的直流工作电流由第一电流镜PM3和第二电流镜PM4提供，大小为IB；
第一放大管NM1和第二放大管NM2的栅极分别通过第一偏置电阻RB1和第二偏置电阻RB2连接到偏置电压VBN，第三放大管PM1和第四放大管PM2的栅极分别通过第三偏置电阻RB3和第四偏置电阻RB4连接到偏置电压VBP。
所述第一放大管NM1、第二放大管NM2采用NMOS放在管，第三放大管PM1、第四放大管PM2采用PMOS放大管。
本发明所述低噪声放大器采用互补结构，即NMOS放大管和PMOS放大管的漏极相连接，实现跨导相加，相比于单NMOS管放大或单PMOS管放大，提高了增益。
本发明所述低噪声放大器一极输入端VIP通过耦合电容作为互补结构放大器的栅极输入，实现了共源结构放大器的功能；另一极输入端VIN通过耦合电容分别输入到NMOS放大管和PMOS放大管的源极，实现了共栅结构放大器的功能。因此所述低噪声放大器实现了共源结构放大器和共栅结构放大器的增益叠加，有效提升了增益，同时，共源结构放大器具有易于进行输入匹配的优点，所述低噪声放大器的等效输入阻抗的电阻部分约为，其中，gmn为NMOS放大管NM1和NM2的跨导值，gmp为PMOS放大管PM1和PM2的跨导值；
为保证NMOS放大管与PMOS放大管的偏置电流相等，PMOS放大管的电流偏置管的栅极电压由共模反馈电路的输出提供，同时固定了所述低噪声放大器的直流输出电压，使得放大管工作在饱和区并留有合理的裕度。
如图2所示，本发明所述低噪声放大器采用差分结构，能够有效抑制共模噪声的影响，所述放大器的等效跨导可以近似表述为：Gm≈2(gmn+gmp)，通过调节晶体管参数，使得gmn＝gmp，其中，gmn为NMOS放大管的跨导，gmp为PMOS放大管的跨导，从计算公式可以看出，相比于传统共源结构放大器，本发明所述低噪声放大器能够提高约6个dB的功率增益；所述低噪声放大器的等效输入阻抗实部即电阻约为：虚部为寄生电容产生的容抗，这部分通常由封装金线产生的寄生电感谐振掉，因此所述低噪声放大器的输入阻抗匹配通过调整放大管跨导值即可实现，降低了对片外匹配网络的复杂度。
如图3所示，为本发明所述低噪声放大器中共模反馈电路的一个典型实施例。

Claims (6)

1.一种高增益低噪声放大器，其特征是：包括差分形式的对互补结构的第一对放大器和第二对放大器，第一对放大器包括第一放大管NM1和第二放大管NM2，第二对放大器包括第三放大管PM1和第四放大管PM2；
所述低噪声放大器的输入端VIP通过输入耦合电容连接第一放大管NM1、第三放大管PM1的栅极以及第二放大管NM2、第四放大管PM2的源极，所述低噪声放大器的输入端VIN通过输入耦合电容连接第一放大管NM1、第三放大管PM1的源极以及第二放大管NM2、第四放大管PM2的栅极；
所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极连接，作为输出端VON；所述第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极连接，作为输出端VOP；
所述第一放大管NM1的源极连接第一偏置电流IB1，第二放大管NM2的源极连接第二偏置电流IB2；所述第三放大管PM1的源极连接第一电流镜PM3的漏极，第四放大管PM2的源极连接第二电流镜PM4的漏极。
2.如权利要求1所述的高增益低噪声放大器，其特征是：所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极接第一负载电阻RL1一端，第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极接第二负载电阻RL2一端，第一负载电阻RL1和第二负载电阻RL2的另一端相连，并作为共模电压输入到共模反馈电路的正输入端，共模反馈电路的负输入端接基准电压VREF，共模反馈电路的输出端连接到第一电流镜PM3和第二电流镜PM4的栅极。
3.如权利要求1所述的高增益低噪声放大器，其特征是：所述第一放大管NM1漏极和第三放大管PM1漏极相连，并连接到第一输出耦合电容CL1一极，第一输出耦合电容CL1另一极作为低噪声放大器负输出端VON；所述第二放大管NM2漏极和第四放大管PM2漏极相连，并连接到第二输出耦合电容CL2一极，第二输出耦合电容CL2另一极作为低噪声放大器的正输出端VOP。
4.如权利要求1所述的高增益低噪声放大器，其特征是：所述第一放大管NM1和第二放大管NM2的栅极分别通过第一偏置电阻RB1和第二偏置电阻RB2连接到偏置电压VBN，第三放大管PM1和第四放大管PM2的栅极分别通过第三偏置电阻RB3和第四偏置电阻RB4连接到偏置电压VBP。
5.如权利要求1所述的高增益低噪声放大器，其特征是：所述第一电流镜PM3和第二电流镜PM4提供的直流工作电流大小为IB，第一偏置电流IB1=第二偏置电流IB2=IB。
6.如权利要求1所述的高增益低噪声放大器，其特征是：所述第一放大管NM1、第二放大管NM2采用NMOS放在管，第三放大管PM1、第四放大管PM4采用PMOS放大管。
CN201610856014.2A 2016-09-27 2016-09-27 高增益低噪声放大器 Active CN106230389B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610856014.2A CN106230389B (zh) 2016-09-27 2016-09-27 高增益低噪声放大器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610856014.2A CN106230389B (zh) 2016-09-27 2016-09-27 高增益低噪声放大器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106230389A true CN106230389A (zh) 2016-12-14
CN106230389B CN106230389B (zh) 2023-09-26

Family

ID=58077074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610856014.2A Active CN106230389B (zh) 2016-09-27 2016-09-27 高增益低噪声放大器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106230389B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107248850A (zh) * 2017-04-24 2017-10-13 东南大学 一种无电感低功耗高增益高线性度宽带低噪声放大器
CN107493077A (zh) * 2017-09-01 2017-12-19 无锡泽太微电子有限公司 一种低电压低功耗的宽带低噪声放大器电路
CN109889165A (zh) * 2019-02-01 2019-06-14 东南大学 一种输出共模电压可调节放大器
CN110874111A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 赛灵思公司 具有增强的线性度的电流模式反馈源极跟随器
CN111224683A (zh) * 2019-12-30 2020-06-02 北斗航天卫星应用科技集团有限公司 低噪声大动态射频接收通道
TWI792903B (zh) * 2022-01-28 2023-02-11 瑞昱半導體股份有限公司 放大器及其共模電壓的控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000252756A (ja) * 1999-02-25 2000-09-14 Canon Inc バイアス回路及びそれを用いたオペアンプ
US20060284679A1 (en) * 2005-06-20 2006-12-21 Chipcon As Integrated circuit having a low power, gain-enhanced, low noise amplifying circuit
CN102064773A (zh) * 2009-11-16 2011-05-18 杭州士兰微电子股份有限公司 可调增益低噪声放大器
CN103248324A (zh) * 2013-04-23 2013-08-14 南京邮电大学 一种高线性度低噪声放大器
CN103684286A (zh) * 2012-09-18 2014-03-26 美国博通公司 折叠式共源共栅放大器
CN104393846A (zh) * 2014-11-17 2015-03-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 运算放大器
CN206077339U (zh) * 2016-09-27 2017-04-05 无锡中科微电子工业技术研究院有限责任公司 高增益低噪声放大器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000252756A (ja) * 1999-02-25 2000-09-14 Canon Inc バイアス回路及びそれを用いたオペアンプ
US20060284679A1 (en) * 2005-06-20 2006-12-21 Chipcon As Integrated circuit having a low power, gain-enhanced, low noise amplifying circuit
CN102064773A (zh) * 2009-11-16 2011-05-18 杭州士兰微电子股份有限公司 可调增益低噪声放大器
CN103684286A (zh) * 2012-09-18 2014-03-26 美国博通公司 折叠式共源共栅放大器
CN103248324A (zh) * 2013-04-23 2013-08-14 南京邮电大学 一种高线性度低噪声放大器
CN104393846A (zh) * 2014-11-17 2015-03-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 运算放大器
CN206077339U (zh) * 2016-09-27 2017-04-05 无锡中科微电子工业技术研究院有限责任公司 高增益低噪声放大器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107248850A (zh) * 2017-04-24 2017-10-13 东南大学 一种无电感低功耗高增益高线性度宽带低噪声放大器
CN107248850B (zh) * 2017-04-24 2020-06-16 东南大学 一种无电感低功耗高增益高线性度宽带低噪声放大器
CN107493077A (zh) * 2017-09-01 2017-12-19 无锡泽太微电子有限公司 一种低电压低功耗的宽带低噪声放大器电路
CN110874111A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 赛灵思公司 具有增强的线性度的电流模式反馈源极跟随器
CN109889165A (zh) * 2019-02-01 2019-06-14 东南大学 一种输出共模电压可调节放大器
CN111224683A (zh) * 2019-12-30 2020-06-02 北斗航天卫星应用科技集团有限公司 低噪声大动态射频接收通道
CN111224683B (zh) * 2019-12-30 2022-03-11 北斗航天卫星应用科技集团有限公司 低噪声大动态射频接收通道
TWI792903B (zh) * 2022-01-28 2023-02-11 瑞昱半導體股份有限公司 放大器及其共模電壓的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106230389B (zh) 2023-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106230389A (zh) 高增益低噪声放大器
US9054648B1 (en) Wideband active balun LNA topology with narrow-band filtering and noise cancelling
CN105262443B (zh) 一种高线性低噪声跨导放大器
CN103117711B (zh) 一种单片集成的射频高增益低噪声放大器
CN104270100B (zh) 一种采用正反馈技术和有源跨导增强技术的低功耗低噪声放大器
CN104167993B (zh) 一种采用有源跨导增强和噪声抵消技术的差分低功耗低噪声放大器
CN103219951B (zh) 一种采用噪声抵消技术的低功耗低噪声放大器
CN105281682B (zh) 低功耗双向降噪低噪声放大器
CN110557130B (zh) 一种带外线性度增强的电流模结构的接收机前端电路
CN101807883A (zh) 一种应用于uwb***的单端输入差分输出的低噪声放大器
CN105305981B (zh) 一种线性化宽带低噪声放大器
CN107592081A (zh) 一种超宽带单片微波集成低噪声放大器
CN111277232B (zh) 一种基于改进型tia的超宽带放大器单元电路
CN104065346B (zh) 一种基于交叉耦合反馈的宽频带低噪声放大器电路
CN110034738A (zh) 一种基于改进型阻抗匹配网络的超宽带低噪声放大器
CN111130577B (zh) 一种用于射频收发芯片的抗干扰接收机电路
CN109921747A (zh) 宽带低噪声放大器
CN113193840B (zh) 一种应用于无声表面滤波器接收机的高线性度跨阻放大器
CN109391236A (zh) 一种信号放大电路及毫米波信号放大电路
CN106953612A (zh) 一种基于寄生反馈消除技术的高增益放大电路
CN117639683A (zh) 一种基于巴伦的高oip2平衡放大器
CN206077339U (zh) 高增益低噪声放大器
KR101123211B1 (ko) 저잡음 증폭기 및 무선수신기
CN104158504B (zh) 一种宽带低噪声放大器
CN109004905A (zh) 一种带有巴伦的上变频混频器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant