CN107104644A - 低噪声放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低噪声放大器，属于射频前端技术领域。该低噪声放大器包括输入匹配电路、大功率信号释放电路、第一晶体管、反馈电路；输入匹配电路与第一晶体管连接；第一晶体管连接有大功率信号释放电路和偏置电路；第一晶体管与反馈电路连接；负载电路与第一晶体管连接，大功率信号释放电路由两个二极管组合构成，每个二极管组合包括若干个串联的二极管，第一二极管组合和第二二极管组合并联；解决了相关技术中当射频前端接收到大功率信号时，大功率信号可能损坏低噪声放大器中第一晶体管的问题；达到了令低噪声放大器能够承受大功率信号，保证低噪声放大器不容易被损坏，延长了低噪声放大器的使用时间的效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及射频前端技术领域，特别涉及一种低噪声放大器。
背景技术
低噪声放大器是一种噪声系数很低的放大器，一般用于各类无线通信***中的射频前端的接收模块中。
在实际生产过程中，为了使低噪声放大器获得更低的噪声系数，通常将低噪声放大器内的第一场效应管的栅长做的很小，但是栅极变小会导致第一场效应管的耐压值变低，在接收到大功率信号时第一场效应管会损坏。
在某些特殊情况下，射频前端会接收到大功率的信号，比如：时分复用***中射频前端开关切换不及时导致设备的发射信号到达接收端，此时，接收端接收到的大功率信号会损坏低噪声放大器。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种低噪声放大器。该技术方案如下：
第一方面，提供了一种低噪声放大器，包括
静电保护电路、输入匹配电路、大功率信号释放电路、偏置电路、第一晶体管、负载电路、反馈电路、输出匹配电路；
第一静电保护电路与输入端连接；
输入端通过所述输入匹配电路与所述第一晶体管的第一端连接；
所述第一晶体管的第一端还连接有所述大功率信号释放电路和偏置电路；
所述第一晶体管的第二端与所述反馈电路连接；
所述负载电路的第一端与所述第一晶体管的第三端连接，所述负载电路的第二端与所述输出匹配电路连接；
所述输出匹配电路与输出端连接；
第二静电保护电路与所述输出端连接；
其中，所述大功率信号释放电路由两个二极管组合构成，每个二极管组合包括若干个串联的二极管，第一二极管组合和第二二极管组合并联。
可选的，所述第一二极管组合中第一个二极管的正极与所述第一晶体管的第一端连接，所述第一二极管组合中的最后一个二极管的负极接地；
所述第二二极管组合中的第一个二极管的负极与所述第一晶体管的第一端连接，所述第二二极管组合中的最后一个二极管的正极接地。
可选的，所述第一静电保护电路和所述第二静电保护电路由反偏的二极管构成，所述输入匹配电路包括电感器和/或电容器；
所述第一静电保护电路中的第一二极管的正极与所述输入匹配电路连接；
所述第一静电保护电路中的第二二极管的负极与所述输入匹配电路连接，且所述第二二极管的负极与所述第一二极管的正极相连；
所述第二静电保护电路中的第三二极管的正极与所述输出端连接；
所述第二静电保护电路中的第四二极管的负极与所述输出端连接；
所述第一二极管的负极接电源，所述第二二极管的正极接地，所述第三二极管的负极接电源，所述第四二极管的正极接地。
可选的，所述偏置电路由电阻器和第一偏置电压源构成；
所述电阻器的一端与所述第一晶体管的第一端连接，所述电阻器的另一端与所述第一偏置电压源连接。
可选的，所述反馈电路包括第一电感器；
所述第一电感器的一端与所述第一晶体管的第二端连接，所述第二电感器的另一端接地。
可选的，所述负载电路至少包括第二晶体管、第二偏置电压源和第一电容器；
所述第二晶体管的第一端与所述第一晶体管的第三端连接；
所述第二晶体管的第二端与所述输出匹配电路连接；
所述第二晶体管的第三端与所述第二偏置电压源连接；
所述第一电容器的一端与所述第二晶体管的第三端连接，所述第一电容器的另一端接地。
可选的，所述输出匹配电路包括电容器。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的低噪声放大器，用于射频前端的接收模块中，包括静电保护电路、输入匹配电路、大功率信号释放电路、偏置电路、第一晶体管、负载电路、反馈电路、输出匹配电路，当输入端输入大功率信号时，通过大功率信号释放电路将大功率信号释放到地，保护第一晶体管不被大功率信号损坏；解决了相关技术中当射频前端接收到大功率信号时，大功率信号可能损坏输入端的低噪声放大器中第一晶体管的问题；达到了令低噪声放大器能够承受大功率信号，保证低噪声放大器不容易被损坏，延长了低噪声放大器的使用时间的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的一种低噪声放大器的结构框图；
图2根据一示例性实施例示出的一种大功率信号释放电路的结构示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种低噪声放大器具体实现的结构示意图；
图4是根据另一示例性实施例示出的一种低噪声放大器具体实现的结构示意图；
图5是根据另一示例性实施例示出的一种低噪声放大器具体实现的结构示意图；
图6是根据另一示例性实施例示出的一种低噪声放大器具体实现的结构示意图；
图7是根据另一示例性实施例示出的一种低噪声放大器具体实现的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是根据一示例性实施例示出的一种低噪声放大器的结构框图。如图1所示，该低噪声放大器包括：静电保护电路、输入匹配电路130、大功率信号释放电路140、偏置电路、第一晶体管150、反馈电路160、负载电路180、输出匹配电路190。
该低噪声放大器内包括两个静电保护电路，分别是第一静电保护电路120和第二静电保护电路200。可选的，第一晶体管150是场效应管或者三极管。
偏置电路由电阻器170和偏置电压源Vbias构成。偏置电路用于为低噪声放大器的第一晶体管150或其他电路中包括的晶体管提供直流偏置电压。
第一静电保护电路120与输入端100连接；
输入端100通过输入匹配电路130与第一晶体管150的第一端连接。
输入端100接收需要利用低噪声放大器放大的信号。
第一晶体管150的第一端还连接有大功率信号释放电路140和偏置电路；
第一晶体管150的第二端与反馈电路160连接；反馈电路160的一端连接第一晶体管150的第二端，另一端接地。
负载电路180的第一端与第一晶体管150的第三端连接，负载电路180的第二端与输出匹配电路190连接；负载电路180的第三端与电源VDD连接。
输出匹配电路190与输出端110连接。第二静电保护电路200与输出端连接。
输出端110输出经过低噪声放大器放大后的信号。
输入匹配网络130，用于使低噪声放大器的输入端100的阻抗匹配达到最大功率传输和最小噪声系数。
第一静电保护电路120和第二静电保护电路200，用于保护低噪声放大器的内部不被静电损坏。
大功率信号释放电路140跨接在第一场效应管150的第一端和地之间，用于将大功率信号释放到地，使低噪声放大器中的第一晶体管管不被大功率信号损坏。
大功率信号是指功率超过预定值的信号，可选的，预定值为低噪声放大器正常工作时的最大功率。
负载电路180和输出匹配电路190共同保障输出端110的阻抗匹配，并提供增益。
反馈网络160，用于保证输入端100的阻抗匹配和低噪声放大器的稳定性。
其中，大功率信号释放电路140由两个二极管组合构成，每个二极管组合包括若干个串联的二极管，第一二极管组合和第二二极管组合并联。
本发明实施例提供的低噪声放大器，用于射频前端的接收模块中，包括静电保护电路、输入匹配电路、大功率信号释放电路、偏置电路、第一晶体管、负载电路、反馈电路、输出匹配电路，当输入端输入大功率信号时，通过大功率信号释放电路将大功率信号释放到地，保护第一晶体管不被大功率信号损坏；解决了相关技术中当射频前端接收到大功率信号时，大功率信号可能损坏输入端的低噪声放大器中第一晶体管的问题；达到了令低噪声放大器能够承受大功率信号，保证低噪声放大器不容易被损坏，延长了低噪声放大器的使用时间的效果。
图2示出了图1中大功率信号释放电路的结构示意图。如图2所示，大功率信号释放电路由两个二极管组合组成，每个二极管组合包括若干个串联的二极管；第一二极管组合包括串联的二极管21、二极管22、……、二极管2n，n为大于等于0的整数；第二二极管组合包括串联的二极管31、二极管32、……、二极管3m，m为大于等于0的整数；需要说明的是，n和m不同时为0。
由二极管21、二极管22、……、二极管2n构成的第一二极管组合和由二极管31、二极管32、……、二极管3m构成的第二二极管组合并联。
第一二极管组合中的第一个二极管21的正极与图1中的第一晶体管150的第一端连接，第一二极管组合中的最后一个二极管2n的负极接地。
第二二极管组合的第一个二极管31的负极与图1中的第一晶体管150的第一端连接，第二二极管组合中的最后一个二极管3m的正极接地。
当第一晶体管是场效应管时，第一二极管组合中的第一个二极管21的正极与第一场效应管的栅极连接，第二二极管组合中的第一个二极管31的负极与第一场效应管的栅极连接。
在如图1所示的低噪声放大器中，第一静电保护电路和第二静电保护电路由反偏的二极管构成，输入匹配电路包括电感器和/或电容器；
第一静电保护电路中的第一二极管的正极与输入匹配电路连接；
第一静电保护电路中的第二二极管的负极与输入匹配电路连接，且第二二极管的负极与第一二极管的正极相连；
第二静电保护电路中的第三二极管的正极与输出端连接；
第二静电保护电路中的第四二极管的负极与输出端连接。
第一二极管的负极接电源，第二二极管的正极接地，第三二极管的负极接电源，第四二极管的正极接地。
在如图1所示的低噪声放大器中，偏置电路由电阻器和第一偏置电压源构成；
电阻器的一端与第一晶体管的第一端连接，电阻器的另一端与第一偏置电压源连接。
当第一晶体管是场效应管时，电阻器的第一端与第一场效应管的栅极连接。
在如图1所示的低噪声放大器中，反馈电路包括第一电感器；
第一电感器的一端与第一晶体管的第二端连接，第一电感器的另一端接地。
当第一晶体管是场效应管时，第一电感器的一端与第一场效应管的源极连接。
在如图1所示的低噪声放大器中，负载电路至少包括第二晶体管、第二偏置电压源和第一电容器；
第二晶体管的第一端与第一晶体管的第三端连接；
第二晶体管的第二端与输出匹配电路连接；
第二晶体管的第三端与第二偏置电压源连接；
第一电容器的一端与第二晶体管的第三端连接，第一电容器的另一端接地。
当第一晶体管是场效应管，第二晶体管是场效应管时，第二场效应管的源极与第一场效应管的漏极连接；第二场效应管的漏极与输出匹配电路连接；第二场效应管的栅极与第二偏置电压源连接；第一电容器的一端与第二场效应管的栅极连接。
在如图1所示的低噪声放大器中，输出匹配电路包括电容器。
电容器的一端与输出端连接，另一端与负载电路连接。
可选的，输出匹配电路还包括电容器、电阻器、电感器、巴伦、晶体管中的一种。
需要说明的是，低噪声放大器中可以不包括输出匹配电路。
图3是根据一示例性实施例示出的一种低噪声放大器具体实现的结构示意图。如图3所示，该低噪声放大器包括输入匹配电路、第一静电保护电路410、第二静电保护电路、偏置电路430、大功率信号释放电路440、反馈电路460、第一场效应管450、负载电路470和输出匹配电路。
其中：
第一静电保护电路410由反偏的二极管构成，也即由第一二极管411和第二二极管412构成。
第二静电保护电路由第三二极管491和第四二极管492构成，第三二极管491和第四二极管492反偏。第三二极管491的正极与输出端500连接，第三二极管491的负极接电源，第四二极管492的正极接地，第四二极管492的负极与输出端500连接。
输出匹配电路包括电容器480电容器480的一端与输出端500连接，电容器480的另一端与负载电路470连接。
输入匹配电路包括电感器421和电容器420。
电感器421与输入端400连接。
第一静电保护电路410中的第一二极管411的正极连接在电感器421和电容器420的公共端；
第一静电保护电路410中的第二二极管412的负极连接在电感器421和电容器420的公共端，且与第一二极管411的正极相连；
第一二极管411的负极接电源，第二二极管412的正极接地。
需要说明的是，本发明实施例中第一静电保护电路连接在输入匹配电路之中，在其他实现方式中，第一静电保护电路还可以连接在输入匹配电路之后。
偏置电路430由电阻器431和第一偏置电压源Vbias1构成；
电阻器431的一端与第一场效应管450的栅极连接，电阻器431的另一端与第一偏置电压源Vbias1连接。
反馈电路包括电感器460；
电感器460的一端与第一场效应管450的源极连接，电感器460的另一端接地。
负载电路470由电感器471、第二场效应管472、第二偏置电压源Vbias2和电容器473构成；
第二场效应管472的源极与第一场效应管450的漏极连接；
第二场效应管472的漏极与电感器471的一端连接，电感器471与第二场效应管472的漏极的公共端Y与输出匹配电路连接；具体地，电感器471与第二场效应管472的漏极的公共端Y与电容器480连接。
电感器471的另一端接电源VDD；
第二场效应管472的栅极与第二偏置电压源Vbias2连接；
电容器473的一端与第二场效应管472的栅极连接，电容器473的另一端接地。
大功率信号释放电路440包括由二极管21、二极管22、……、二极管2n构成的第一二极管组合和由二极管31、二极管32、……、二极管3m构成的第二二极管组合；第一二极管组合和第二二极管组合并联；第一二极管组合中的二极管串联，第二二极管组合中的二极管串联。
第一二极管组合中的第一个二极管21的正极与第一场效应管450的栅极连接，第一二极管组合中的最后一个二极管2n的负极接地。
第二二极管组合的第一个二极管31的负极与第一场效应管450的栅极连接，第二二极管组合中的最后一个二极管3m的正极接地。
第一场效应管450和第二场效应管472都提供增益。
需要说明的是，负载电路和/或输出匹配电路还可以包括电容器、电阻器、电感器、巴伦、晶体管中的一种。
在基于图3所示实施例的可选实施例中，低噪声放大器中的输入匹配电路还可以只包括电感器421，不包括电容器420，低噪声放大器还可以不包括输出匹配电路，负载电路470中的电感器471可被替代实现为电阻器493，如图4所示。
在基于图3所示实施例的可选实施例中，输入匹配电路还可以至包括电感器421，不包括电容器420，低噪声放大器还可以不包括输出匹配电路，如图5所示。
在基于图3所示实施例的可选实施例中，负载电路470中的电感器471的两端还可以并联一个电容器494，如图6所示。
在基于图6所示实施例的可选实施例中，第一场效应管450可以被替代实现为三极管451，第二场效应管472可以被替代实现为三极管474，如图7所示。
需要说明的是，在图3、图4、图5、图6所示实施例的可选实施例中，第一场效应管450可以被替代实现为三极管，和/或，第二场效应管472可以被替代实现为三极管；本领域技术人员可以根据上述实施例组合得到低噪声放大器的其他结构示意图，这里不再赘述。
本发明实施例中所提供的低噪声放大器可在IC(integrated circuit，集成电路)、RFIC(radio frequency integrated circuit，射频集成电路)、数模混合IC、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)等多种方式上实现，本发明实施例中所提供的低噪声放大器的制造工艺也可以是CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)、CMOSSOI Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅、SiGe、GaAs、pHEMT(Pseudomorphic HEMT)、HBT(Hetero-junction BipolarTransistor，异质结双极晶体管)、BJT(Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管)、BiCMOS等多种工艺。
需要说明的是：上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低噪声放大器，其特征在于，所述低噪声放大器包括静电保护电路、输入匹配电路、大功率信号释放电路、偏置电路、第一晶体管、负载电路、反馈电路、输出匹配电路；
第一静电保护电路与输入端连接；
输入端通过所述输入匹配电路与所述第一晶体管的第一端连接；
所述第一晶体管的第一端还连接有所述大功率信号释放电路和偏置电路；
所述第一晶体管的第二端与所述反馈电路连接；
所述负载电路的第一端与所述第一晶体管的第三端连接，所述负载电路的第二端与所述输出匹配电路连接；
所述输出匹配电路与输出端连接；
第二静电保护电路与所述输出端连接；
其中，所述大功率信号释放电路由两个二极管组合构成，每个二极管组合包括若干个串联的二极管，第一二极管组合和第二二极管组合并联。
2.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，
所述第一二极管组合中第一个二极管的正极与所述第一晶体管的第一端连接，所述第一二极管组合中的最后一个二极管的负极接地；
所述第二二极管组合中的第一个二极管的负极与所述第一晶体管的第一端连接，所述第二二极管组合中的最后一个二极管的正极接地。
3.根据权利要求1或2所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一静电保护电路和所述第二静电保护电路由反偏的二极管构成，所述输入匹配电路包括电感器和/或电容器；
所述第一静电保护电路中的第一二极管的正极与所述输入匹配电路连接；
所述第一静电保护电路中的第二二极管的负极与所述输入匹配电路连接，且所述第二二极管的负极与所述第一二极管的正极相连；
所述第二静电保护电路中的第三二极管的正极与所述输出端连接；
所述第二静电保护电路中的第四二极管的负极与所述输出端连接；
所述第一二极管的负极接电源，所述第二二极管的正极接地，所述第三二极管的负极接电源，所述第四二极管的正极接地。
4.根据权利要求1至3任一所述的低噪声放大器，其特征在于，所述偏置电路由电阻器和第一偏置电压源构成；
所述电阻器的一端与所述第一晶体管的第一端连接，所述电阻器的另一端与所述第一偏置电压源连接。
5.根据1至3任一所述的低噪声放大器，其特征在于，所述反馈电路包括第一电感器；
所述第一电感器的一端与所述第一晶体管的第二端连接，所述第二电感器的另一端接地。
6.根据权利要求1至3任一所述的低噪声放大器，其特征在于，所述负载电路至少包括第二晶体管、第二偏置电压源和第一电容器；
所述第二晶体管的第一端与所述第一晶体管的第三端连接；
所述第二晶体管的第二端与所述输出匹配电路连接；
所述第二晶体管的第三端与所述第二偏置电压源连接；
所述第一电容器的一端与所述第二晶体管的第三端连接，所述第一电容器的另一端接地。
7.根据权利要求1至6任一所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输出匹配电路包括电容器。
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