CN110896300A - 一种宽带低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带低噪声放大器，属于集成电路领域，包括匹配放大级电路、第一增益提升级电路和第二增益提升级电路。所述匹配放大级电路采用共栅输入匹配与噪声消除结构，实现所述宽带低噪声放大器的宽带匹配、单端到差分的转换与极低噪声的性能；另外，所述匹配放大级电路包括栅极电感和反馈电容，通过栅极电感和反馈电容的并联，来补偿所述宽带低噪声放大器高频增益；所述第一增益提升级电路用于补偿所述宽带低噪声放大器中间频段增益；所述第二增益提升级电路用于补偿所述宽带低噪声放大器低频段增益；所述宽带低噪声放大器的三级电路补偿全频段增益。本发明实现了宽带输入匹配、高频增益补偿的功能。

Description

一种宽带低噪声放大器

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种宽带低噪声放大器。

背景技术

随着技术的发展，集成无线通信芯片被大量应用于作战***、大规模应急通信***、导航定位、物联网、传感器网络、数字电视广播、公共安全、智能楼宇家居、无线电台、移动终端、玩具电子等多个行业，相应也衍生出了多样的通信协议标准。为了顺应市场的需求，当前无线通信领域最热门的研究就是设计一款兼容多协议的收发器芯片，以满足用户日益增长的语音、视频、数据浏览等需求，这就要求作为无线通信收发器信号处理的第一级放大器(低噪声放大器)需要兼具有宽带、高增益、高线性度、低噪声、阻抗匹配等特性指标。同时，为使信号更好的处理，要求低噪声放大器可以输出差分信号。

宽带低噪声放大器是通信链路中非常重要的模块，位于整个接收链路电路的最前端，直接对天线接收信号放大，对信号质量起着至关重要的作用。在这个过程中，通信频带内的有用信号被宽带低噪声放大器放大，而由无线空间信道产生的噪声被放大器的增益抑制，同时放大器本身附加的噪声非常小，使得有用信号被放大的同时并不影响其质量。无线空间信道传来的各类干扰将产生信号交调量，这部分干扰将由放大器良好的线性性能抑制。通常要求宽带低噪声放大器模块具有宽带输入匹配、带内噪声低、带内增益平坦等要求。一般而言，低噪声放大器的设计针对具体的应用环境大多是窄带输入、低噪声和高增益要求；但针对宽带输入、低噪声的放大器往往会存在方方面面的不足之处，如宽带输入匹配困难、噪声系数偏大、高频增益衰减等。

在现有的技术中，宽带低噪声放大器通常采用共栅-共源(CG-CS)放大器，通过调整跨导g_m、负载R_load改变增益大小实现增益目标；此外差分输出实现对放大器中共栅晶体管沟道噪声的噪声抵消，减小噪声系数(Noise Figure，英文简写NF)；整体上实现单端输入，差分巴伦(Balanced Unbalanced Transformer，英文简写balun)输出，同时满足阻抗匹配要求。但这种技术存在的缺陷是：这种CG-CS放大器实现部分噪声抵消，但是由于在输入端存在寄生电容，随输入频率升高，输入匹配会恶化；输出端寄生导致输出阻抗随频率升高而降低，导致总体增益随频率升高而下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对背景技术中宽带低噪声放大器输入匹配随频率变化较大、高频增益随频率衰减的问题，提供一种宽带低噪声放大器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种宽带低噪声放大器，包括：匹配放大级电路、第一增益提升级电路和第二增益提升级电路；

所述匹配放大级电路的输入端为所述宽带低噪声放大器的输入端，用于输入单端输入信号；所述匹配放大级电路的差分输出端连接所述第一增益提升级电路的差分输入端；所述第一增益提升级电路的差分输出端连接所述第二增益提升级电路的差分输入端；所述第二增益提升级电路的差分输出端为所述宽带低噪声放大器的差分输出端；

所述匹配放大级电路包括栅极电感和反馈电容，通过所述栅极电感和所述反馈电容的并联，来补偿所述宽带低噪声放大器高频增益和增加高频匹配度；所述第一增益提升级电路用于补偿所述宽带低噪声放大器中间频段增益；所述第二增益提升级电路用于补偿所述宽带低噪声放大器低频段增益；通过所述宽带低噪声放大器的三级电路补偿全频段增益。

优选地，所述匹配放大级电路还包括输入电容、片外电感、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一负载电阻、第二负载电阻、第一输出寄生耦合电容和第二输出寄生耦合电容；

所述第一晶体管的源极分别连接所述输入电容的一端和所述片外电感的一端；所述输入电容的另一端连接所述第二晶体管的栅极；所述片外电感的另一端连接所述第二晶体管的源极；所述第一晶体管的漏极连接所述第三晶体管的源极；所述第二晶体管的漏极连接所述第四晶体管的源极；所述反馈电容设置在所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管漏极之间；所述栅极电感设置在所述第三晶体管的栅极和所述第四晶体管栅极之间；所述第一输出寄生耦合电容的一端分别连接着所述第三晶体管漏极和所述第一负载电阻的一端，另一端连接着所述匹配放大级电路的一个差分输出端；所述第二输出寄生耦合电容的一端分别连接着所述第四晶体管漏极和所述第二负载电阻的一端，另一端连接着所述匹配放大级电路的另一个差分输出端；所述第一负载电阻的另一端和所述第二负载电阻的另一端相连。

优选地，所述第一晶体管为输入共栅晶体管，所述第二晶体管为输入共源晶体管，所述第三晶体管为输出共栅晶体管，所述第四晶体管为输出共栅晶体管。

优选地，所述第一晶体管用于将输入端输入的噪声电流转换为在所述匹配放大级电路的一个差分输出端的第一电压；所述第二晶体管用于将输入端输入的噪声电流转换为在所述匹配放大级电路的另一个差分输出端的第二电压；通过所述第二噪声电压与所述第一噪声电压求和以消去所述第一晶体管的噪声。

优选地，所述第一增益提升级电路包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电感、第二电感、第三输出寄生耦合电容和第四输出寄生耦合电容；

所述第五晶体管的栅极分别连接所述匹配放大级电路的一个差分输出端和所述第一电阻的一端，其漏极连接所述第七晶体管的源极；所述第六晶体管的栅极分别连接所述匹配放大级电路的另一个差分输出端和所述第二电阻的一端，其漏极连接所述第八晶体管的源极；所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的另一端相连；所述第五晶体管的源极和所述第六晶体管的源极相连；所述第七晶体管的栅极和所述第八晶体管的栅极相连；所述第三输出寄生耦合电容的一端分别连接所述第三电阻的一端和所述第七晶体管的漏极，另一端连接所述第一增益提升级电路的一个差分输出端；所述第三电阻的另一端连接所述第一电感的一端；所述第四输出寄生耦合电容的一端分别连接所述第四电阻的一端和所述第八晶体管的漏极，另一端连接所述第一增益提升级电路的另一个差分输出端；所述第四电阻的另一端连接第二电感的一端；所述第一电感的另一端和所述第二电感的另一端相连。

优选地，所述第五晶体管和所述第六晶体管为跨导可变的晶体管；所述第七晶体管和所述第八晶体管为共栅晶体管。

优选地，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值相等。

优选地，所述第一增益提升级电路和所述第二增益提升级电路的电路结构完全相同。

上述公开的一种宽带低噪声放大器具有以下有益效果：本发明采用负反馈和增益补偿方式完成对宽带输入匹配、高频增益补偿的功能，具有电路匹配简单、增益平坦度可控、三级隔离度高等优点，克服常见宽带低噪声放大器输入匹配困难和高频增益衰减的缺点。

附图说明

图1为本发明提供的一种宽带低噪声放大器的结构框图；

图2为本发明提供的一种宽带低噪声放大器中匹配放大级电路的电路原理图；

图3(a)为本发明提供的一种宽带低噪声放大器有无反馈电容时电路噪声系数仿真结果对比图；

图3(b)为本发明提供的一种宽带低噪声放大器有无反馈电容时电路增益、匹配度仿真结果对比图；

图4为本发明提供的一种宽带低噪声放大器中第一增益提升级电路的电路原理图；

图5为本发明提供的一种宽带低噪声放大器中第一增益提升级电路的小信号等效图；

图6为本发明提供的一种宽带低噪声放大器中第二增益提升级电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，图1为本发明提供的一种宽带低噪声放大器的结构示意图，该宽带低噪声放大器包括：匹配放大级电路1、第一增益提升级电路2和第二增益提升级电路3；

匹配放大级电路1的输入端为所述宽带低噪声放大器的输入端In1，用于输入单端输入信号S_In；匹配放大级电路1的差分输出端OUT1+、OUT1-连接第一增益提升级电路2的差分输入端；第一增益提升级电路2的差分输出端OUT2+、OUT2-连接第二增益提升级电路3的差分输入端；第二增益提升级电路3的差分输出端为所述宽带低噪声放大器的差分输出端OUT3+、OUT3-；

其中，匹配放大级电路1采用共栅输入匹配与噪声消除结构，用于实现所述宽带低噪声放大器的宽带匹配、单端到差分的转换与极低噪声的性能；另外，匹配放大级电路1还包括栅极电感L_g和反馈电容C_fb，通过栅极电感L_g和反馈电容C_fb的并联，来补偿所述宽带低噪声放大器高频处增益和增加高频匹配度；第一增益提升级电路2用于补偿所述宽带低噪声放大器中间频段增益；第二增益提升级电路3用于补偿所述宽带低噪声放大器低频段增益；通过所述宽带低噪声放大器的三级电路一起补偿全频段增益。

一、匹配放大级电路1

参见图2，为本发明提供的一种宽带低噪声放大器中匹配放大级电路的电路原理图，该匹配放大级电路1包括输入电容C_fin、片外电感L_off、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第一负载电阻R_CG、第二负载电阻R_CS、第一输出寄生耦合电容C1和第二输出寄生耦合电容C2；第一晶体管M1的源极分别连接输入电容C_fin的一端和片外电感L_off的一端；输入电容C_fin的另一端连接第二晶体管M2的栅极；片外电感L_off的另一端连接第二晶体管M2的源极；第一晶体管M1的漏极连接第三晶体管M3的源极；第二晶体管M2的漏极连接第四晶体管M4的源极；反馈电容C_fb设置在第一晶体管M1的栅极和第二晶体管M2漏极之间；栅极电感L_g设置在第三晶体管M3的栅极和第四晶体管M4栅极之间；第一输出寄生耦合电容C1的一端分别连接着第三晶体管M3漏极和第一负载电阻R_CG的一端，另一端连接着匹配放大级电路1的一个差分输出端OUT1+；第二输出寄生耦合电容C2的一端分别连接着第四晶体管M4漏极和第二负载电阻R_CS的一端，另一端连接着匹配放大级电路1的另一个差分输出端OUT1-；第一负载电阻R_CG的另一端和第二负载电阻R_CS的另一端相连。其中，第一晶体管M1为输入共栅晶体管，第二晶体管M2为输入共源晶体管，第三晶体管M3为输出共栅晶体管，第四晶体管M4为输出共栅晶体管。

匹配放大级电路1中的参数如下：

i_in：由天线信号S_In等效的输入小信号电流；

V_in：由天线信号S_In等效的输入小信号电压；

g_m,CG：输入共栅晶体管M1的跨导；

g_m,CS：输入共源晶体管M2的跨导；

V_n,in：由M1产生的噪声电压在其源极的等效；

V_n,CG：M1在输出端(漏极)的等效噪声电压；

V_n,CS：M2在输出端(漏极)的等效噪声电压；

A_v,CG：M1对信号的放大增益；

A_v,CS：M2对信号的放大增益；

V_out,CG：M1在输出端(源极)的等效噪声电压。

匹配放大级电路1由输入共栅晶体管M1与输入共源晶体管M2组合而成。其匹配原理是利用了M1的跨导g_m,CG。考虑低频输入匹配和增益和噪声时，可以忽略输出共栅晶体管M3栅极电感L_g和反馈电容C_fb的高阶影响。计算输入共栅晶体管M1的输入阻抗R_in可视为其跨导的倒数，即1/g_m,CG，视天线阻抗为R_S，则只需二者相等，就可以在相当宽的频率范围内实现阻抗匹配，即

匹配放大级电路1单端信号转为差分信号的原理如下：首先，对于从天线阻抗R_s输入到M1的源极的信号，可认为该信号是一个小信号电流i_in，该小信号电流将经过M1，在M1的负载R_CG上流过，根据基尔霍夫电流定律，对于输入小信号电流计算为：

这意味着输入共栅晶体管M1的输入阻抗R_in可以表示为：

从(3)式可以得出，M1所提供的增益A_v,CG为A_v,CG＝g_m,CG·R_CG。而对于M2，其是标准的输入共源放大晶体管，因此其增益等于跨导与负载的相乘，同时对信号的相位产生反转，即为A_v,CS＝-g_m,CS·R_CS。综合起来，则有：

A_v,CG＝-A_v,CS＝g_m,CG·R_CG＝g_m,CS·R_CS (4)

从(4)式可以看到，对于同一个天线信号，M1与M2对其的放大增益大小相同，但极性相反，因此在M1与M2的漏输出就形成了幅度相同而相位相差180°的差分信号，从而完成了单端信号至差分信号的转变过程。

匹配放大级电路1低噪声原理是利用输入共源晶体管M2将M1源极的噪声Vn放大，产生与M1漏极也就是R_CG处相位相同且幅度相同的噪声，从而在输出的差分信号中，这个噪声可以互相抵消，这样，从整体上看，M1产生的噪声就被消除了。由于M1是处于所述宽带低噪声放大器中第一级电路的晶体管，对信号有放大作用，因此这部分噪声被消除将极大的有利于所述宽带低噪声放大器的低噪声设计。这个过程需要满足一些条件，首先，由M1产生的噪声电流从R_CG流至天线端的R_S，这个噪声电流将在M1的源极和漏极分别产生噪声电压：

同时，V_n,in经由M2的栅极被放大，根据式(4)，这个噪声电压被放大为：

V_n,CS＝V_n,in·A_v,CS＝α·i_n·R_S·(-g_m,CS·R_CS) (7)

由式(4)、(5)，式(7)可以被换算为：

V_n,CS＝-α·i_n·R_CG＝V_n,CG (8)

可以看到，在M1与M2的漏极，由M1产生的噪声电压是同相位且幅度一致的。由于差分信号是两端信号相减得来，因此在差分信号传输中，这个噪声在相减的过程中由于相位幅度一致而被抵消了，从而M1的噪声被完全消除。值得注意的是，由于M1与M2是处在所述宽带低噪声放大器中第一级电路的放大晶体管，它们的噪声对所述宽带低噪声放大器而言影响是最大的，消除掉M1的噪声会使所述宽带低噪声放大器的噪声性能得到极大的优化。

另一方面，M2的噪声并不能通过这个结构来消除，但由于阻抗匹配的工作主要由M1完成，因此M2的尺寸并不一定需要其保持特定的跨导，所以可以通过加大M2的尺寸(即提高了跨导)来抑制M2的噪声。为了满足(4)式，相应需要减小M2的负载电阻R_CS，这样造成了匹配放大级的输出阻抗不平衡，对于后级栅输入形成的高阻抗而言，这个情况不构成问题。

在匹配放大级电路1中，虽然M2可以改变尺寸提升跨导来抑制噪声，但其增益由于要保持与M1大小一致，因此仍受到M1的限制。而M1为了实现阻抗匹配需要满足

也就限制了其跨导g_m,CG的值，从而对增益有很大的限制。如果过于通过提升其负载电阻R_CG来寻求增益的提升，则又会因为电源电压的限制导致输出动态范围下降，甚至导致M1因漏极电压不足难以正常工作。因此，在匹配放大级是难以做到高增益性能的。故在在匹配放大级电路1中增加了栅极电感L_g和反馈电容C_fb。M2的漏极通过反馈电容C_fb连接M1的栅端，使输入阻抗匹配，更接近源阻抗进而满足输入匹配和增益提升要求。为了验证栅极电感Lg和反馈电容C_fb对电路性能的影响，本发明通过Spectre仿真器仿真验证实际情况，仿真结果如图3(a)、图3(b)所示。如图3(a)所示，该仿真给出了本发明提供的宽带低噪声放大器在相同尺寸、偏置、电流、电阻、工艺下，有无反馈电容C_fb时，电路的噪声系数对比情况：在有反馈电容C_fb时的电路噪声系数要比无反馈电容C_fb时小。如图3(b)所示，该仿真给出了本发明提供的宽带低噪声放大器在相同尺寸、偏置、电流、电阻、工艺下，有无反馈电容C_fb时，电路的增益、匹配度对比情况：在有反馈电容C_fb时的电路增益要比无反馈电容C_fb时小；在有反馈电容C_fb时的电路匹配度要比无反馈电容C_fb时好。(备注：仿真图3(a)中的NF代表噪声系数；仿真图3(b)中的S21代表增益，S11代表匹配度。)

二、第一增益提升级电路2

参见图4，本发明提供的一种宽带低噪声放大器中第一增益提升级电路的电路原理图，该第一增益提升级电路2包括第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7、第八晶体管M8、第一电阻R_F1、第二电阻R_F2、第三电阻R_L2L、第四电阻R_L2R、第一电感L_2L、第二电感L_2R、第三输出寄生耦合电容C3和第四输出寄生耦合电容C4；第五晶体管M5的栅极分别连接匹配放大级电路1的一个差分输出端OUT1+和第一电阻R_F1的一端，其漏极连接第七晶体管M7的源极；第六晶体管M6的栅极分别连接匹配放大级电路1的另一个差分输出端OUT1-和第二电阻R_F2的一端，其漏极连接第八晶体管M8的源极；第一电阻R_F1的另一端和第二电阻R_F2的另一端相连；第五晶体管M5的源极和第六晶体管M6的源极相连；第七晶体管M7的栅极和第八晶体管M8的栅极相连；第三输出寄生耦合电容C3的一端分别连接第三电阻R_L2L的一端和第七晶体管M7的漏极，另一端连接第一增益提升级电路2的一个差分输出端OUT2+；第三电阻R_L2L的另一端连接第一电感L_2L的一端；第四输出寄生耦合电容C4的一端分别连接第四电阻R_L2R的一端和第八晶体管M8的漏极，另一端连接第一增益提升级电路2的另一个差分输出端OUT2-；第四电阻R_L2R的另一端连接第二电感L_2R的一端；第一电感L_2L的另一端和第二电感L_2R的另一端相连。其中，第五晶体管M5和第六晶体管M6为跨导可变的晶体管；第七晶体管M7和第八晶体管M8为共栅晶体管；第一电阻R_F1和第二电阻R_F2的阻值相等。

第一增益提升级电路2中的参数如下：

BLNA_H:LNA高增益比特位；

BLNA_M:LNA低增益比特位；

M5,M6∶gm可变单元；

M7，M8:共栅极放大器；

g_m：晶体管的跨导；

g″_m：晶体管跨导的二阶导数。

如图4所示的增益提升级电路2，M5及M6为工作在饱和区的放大晶体管。图4的小信号等效图如5所示，共栅放大器M7和共源放大器M5的跨导等效到一个跨导单元Gm中，通过开关信号BLNA_H和BLNA_M控制附加负载管。负载电感L_2L和负载电感L_2R等效为图5中的L_load；负载电阻R_2L、负载电阻R_2R等效为图5中的R_load；第三输出寄生耦合电容C3、第四输出寄生耦合电容C4等效为图5中C_load、，等效阻抗为Z_T，考虑Gm跨导单元的输出阻抗简化为电阻R₀，最终小信号电路的等效负载R_L为等效负载Z_T与R₀并联，如式(9)所示，其中s代表信号变换参数：

小信号电路的输入阻抗Z_in如式(10)所示：

小信号电路的增益如(11)所示：

A_v＝(1/Z_in-sC_gs-Gm)R_L (11)

式(9)～(11)代表小信号电路中的阻抗和增益

为简化计算，可以令R_load＝0，由于R₀非常大，输出阻抗以LC阻抗为主，则可简化得出小信号电路的有效阻抗R_L和增益A_v：

A_v＝GmR_L (13)

根据不同的L_loadC_load可以选择不同的谐振频点和阻抗大小，通过控制不同的Gm可以得到不同的增益Gm*R_L。最终使增益提升级电路2的增益：A_v＝GmR_L可以补偿中频的增益。

三、第二增益提升级电路3

参见图6，本发明提供的一种宽带低噪声放大器中第二增益提升级电路的电路原理图，第二增益提升级电路3的电路结构和第一级增益提升级电路2的电路结构完全相同。故同理可得，第二增益提升级电路3的增益A_v3＝GmR_L’可以补偿低中频的增益。

综上所述，本发明针对宽带低噪声放大器输入匹配困难和高频增益衰减的缺点，提出了一个由三级构成的电路：匹配放大级电路、第一增益提升级电路和第二增益提升级电路；所述匹配放大级电路采用共栅输入匹配与噪声消除结构，实现了所述宽带低噪声放大器的宽带匹配、单端到差分的转换与极低噪声的性能；另外，所述匹配放大级电路还包括栅极电感和反馈电容，通过栅极电感和反馈电容的并联，来补偿所述宽带低噪声放大器高频处增益；所述第一增益提升级电路用于补偿所述宽带低噪声放大器中间频段增益；所述第二增益提升级电路用于补偿所述宽带低噪声放大器低频段增益；所述宽带低噪声放大器的三级电路一起补偿了全频段增益。本发明实现了宽带输入匹配、高频增益补偿的功能，具有电路匹配简单、增益平坦度可控、三级隔离度高等优点。

本文提供了实施例的各种操作。在一个实施例中，所述的一个或多个操作可以构成一个或多个计算机可读介质上存储的计算机可读指令，其在被电子设备执行时将使得计算设备执行所述操作。描述一些或所有操作的顺序不应当被解释为暗示这些操作必需是顺序相关的。本领域技术人员将理解具有本说明书的益处的可替代的排序。而且，应当理解，不是所有操作必需在本文所提供的每个实施例中存在。

而且，本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。

而且，尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件、资源等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或多个其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。

本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或***，可以执行相应方法实施例中的方法。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种宽带低噪声放大器，其特征在于，包括：匹配放大级电路(1)、第一增益提升级电路(2)和第二增益提升级电路(3)；

所述匹配放大级电路(1)的输入端为所述宽带低噪声放大器的输入端(In1)，用于输入单端输入信号(S_In)；所述匹配放大级电路(1)的差分输出端(OUT1+、OUT1-)连接所述第一增益提升级电路(2)的差分输入端；所述第一增益提升级电路(2)的差分输出端(OUT2+、OUT2-)连接所述第二增益提升级电路(3)的差分输入端；所述第二增益提升级电路(3)的差分输出端为所述宽带低噪声放大器的差分输出端(OUT3+、OUT3-)；

匹配放大级电路(1)包括栅极电感(L_g)和反馈电容(C_fb)，通过所述栅极电感(L_g)和所述反馈电容(C_fb)的并联，用于补偿所述宽带低噪声放大器高频增益和增加高频匹配度；所述第一增益提升级电路(2)用于补偿所述宽带低噪声放大器中间频段增益；所述第二增益提升级电路(3)用于补偿所述宽带低噪声放大器低频段增益；通过所述宽带低噪声放大器的三级电路补偿全频段增益。

2.根据权利要求1所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述匹配放大级电路(1)还包括输入电容(C_fin)、片外电感(L_off)、第一晶体管(M1)、第二晶体管(M2)、第三晶体管(M3)、第四晶体管(M4)、第一负载电阻(R_CG)、第二负载电阻(R_CS)、第一输出寄生耦合电容(C1)和第二输出寄生耦合电容(C2)；

所述第一晶体管(M1)的源极分别连接所述输入电容(C_fin)的一端和所述片外电感(L_off)的一端；所述输入电容(C_fin)的另一端连接所述第二晶体管(M2)的栅极；所述片外电感(L_off)的另一端连接所述第二晶体管(M2)的源极；所述第一晶体管(M1)的漏极连接所述第三晶体管(M3)的源极；所述第二晶体管(M2)的漏极连接所述第四晶体管(M4)的源极；所述反馈电容(C_fb)设置在所述第一晶体管(M1)的栅极和所述第二晶体管(M2)漏极之间；所述栅极电感(L_g)设置在所述第三晶体管(M3)的栅极和所述第四晶体管(M4)栅极之间；所述第一输出寄生耦合电容(C1)的一端分别连接着所述第三晶体管(M3)漏极和所述第一负载电阻(R_CG)的一端，另一端连接着所述匹配放大级电路(1)的一个差分输出端(OUT1+)；所述第二输出寄生耦合电容(C2)的一端分别连接着所述第四晶体管(M4)漏极和所述第二负载电阻(R_CS)的一端，另一端连接着所述匹配放大级电路(1)的另一个差分输出端(OUT1-)；所述第一负载电阻(R_CG)的另一端和所述第二负载电阻(R_CS)的另一端相连。

3.根据权利要求2所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第一晶体管(M1)为输入共栅晶体管，所述第二晶体管(M2)为输入共源晶体管，所述第三晶体管(M3)为输出共栅晶体管，所述第四晶体管(M4)为输出共栅晶体管。

4.根据权利要求2所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第一晶体管(M1)用于将输入端(In1)输入的噪声电流转换为在所述匹配放大级电路(1)的一个差分输出端(OUT1+)的第一电压；所述第二晶体管(M2)用于将输入端(In1)输入的噪声电流转换为在所述匹配放大级电路(1)的另一个差分输出端(OUT1-)的第二电压；通过所述第二噪声电压与所述第一噪声电压求和以消去所述第一晶体管(M1)的噪声。

5.根据权利要求1所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第一增益提升级电路(2)包括第五晶体管(M5)、第六晶体管(M6)、第七晶体管(M7)、第八晶体管(M8)、第一电阻(R_F1)、第二电阻(R_F2)、第三电阻(R_L2L)、第四电阻(R_L2R)、第一电感(L_2L)、第二电感(L_2R)、第三输出寄生耦合电容(C3)和第四输出寄生耦合电容(C4)；

所述第五晶体管(M5)的栅极分别连接所述匹配放大级电路(1)的一个差分输出端(OUT1+)和所述第一电阻(R_F1)的一端，其漏极连接所述第七晶体管(M7)的源极；所述第六晶体管(M6)的栅极分别连接所述匹配放大级电路(1)的另一个差分输出端(OUT1-)和所述第二电阻(R_F2)的一端，其漏极连接所述第八晶体管(M8)的源极；所述第一电阻(R_F1)的另一端和所述第二电阻(R_F2)的另一端相连；所述第五晶体管(M5)的源极和所述第六晶体管(M6)的源极相连；所述第七晶体管(M7)的栅极和所述第八晶体管(M8)的栅极相连；所述第三输出寄生耦合电容(C3)的一端分别连接所述第三电阻(R_L2L)的一端和所述第七晶体管(M7)的漏极，另一端连接所述第一增益提升级电路(2)的一个差分输出端(OUT2+)；所述第三电阻(R_L2L)的另一端连接所述第一电感(L_2L)的一端；所述第四输出寄生耦合电容(C4)的一端分别连接所述第四电阻(R_L2R)的一端和所述第八晶体管(M8)的漏极，另一端连接所述第一增益提升级电路(2)的另一个差分输出端(OUT2-)；所述第四电阻(R_L2R)的另一端连接第二电感(L_2R)的一端；所述第一电感(L_2L)的另一端和所述第二电感(L_2R)的另一端相连。

6.根据权利要求5所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第五晶体管(M5)和所述第六晶体管(M6)为跨导可变的晶体管；所述第七晶体管(M7)和所述第八晶体管(M8)为共栅晶体管。

7.根据权利要求5所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第一电阻(R_F1)和所述第二电阻(R_F2)的阻值相等。

8.根据权利要求1所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第一增益提升级电路(2)和所述第二增益提升级电路(3)的电路结构完全相同。

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