CN101777877A - 单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本发明属于射频集成电路技术领域，是一种单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，包括单端输入的主放大电路，与主放大电路相连的单端到差分转换的有源巴伦以及偏置控制电路；主放大电路主要由一个N型晶体管和一个P型晶体管组成；单端到差分的有源巴伦由共栅放大电路和共源放大电路组成；低噪声放大器具有很宽的工作频段，能够覆盖数字电视的50MHz到860MHz频段范围，甚至更宽，适用于宽带和多模多协议通信系统集成，降低设备成本；能够降低低噪声放大器的功耗、减小体积、提高增益、优化噪声、提高线性度；同时具有结构简单，减少片外元件，消除片外巴伦引入额外系统噪声等优点，在无线通信收系统中有着广泛的应用前景。

Description

单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器

技术领域

本发明属于无限通信技术领域，涉及射频集成电路(RFIC)技术中的放大器结构设计，具体的说是一种单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器。

背景技术

近几年，随着无线通信技术的快速发展，相应产品市场不断丰富，如寻呼机、手机、全球定位系统(GPS)、射频识别(RFID)、短距离无线通信和数据传输、数字电视(DVB)、无线局域网(WLAN)等等。这些领域对产品的性能、功耗、体积以及成本等的要求越来越高，促进了无线收发模块朝着小型化、低功耗、低成本方向迈进，从而给产品设计带来了极大挑战，而射频集成电路(RFIC)正是为应对这一挑战而发展起来的，成为近十年来的热门研究领域。射频集成电路技术将越来越多的原来由分离原件实现的无线收发功能集成到单一芯片当中，使得系统朝着高集成度方向前进，从而降低产品的成本、功耗、体积。

射频低噪声放大器作为无线接收机中的关键模块之一，它的噪声系数决定了整个系统的噪声性能，直接关系到系统的灵敏度。超宽带或宽带通信系统中，尤其是数字电视(DVB)，频率范围涵盖了50MHz-860MHz的整个频段，传统的窄带或者宽带射频低噪声放大器根本无法满足要求，因此需要采用宽带射频低噪声放大器(widebandRF LNA)，以便涵盖整个频段；而在多模式多协议多频段一体收发系统中(如ISM频段中315MHz、433MHz、915MHz)，传统接收机中一般采用多个低噪声放大器，不同频段采用不同的LNA，这种方法使得系统体积庞大，成本高，现在人们已经开始考虑采用覆盖整个工作频段的宽带或者超宽带射频低噪声放大器作为替代方案。

宽带射频低噪声放大器要求在整个频段范围内满足噪声低、输入匹配、增益不变，一般情况下传统结构(共源放大器)低射频频段(UHF，VHF)在较宽的频段范围容易实现低噪声和增益恒定，但是满足宽带输入阻抗匹配往往成设计的一大挑战，比如采用多个电感和电容进行宽带输入阻抗匹配，但这种方案需要占用大量芯片面积或者需要大量片外无源器件，同时这些匹配电路本身又会引入额外的损耗，从而恶化了系统噪声性能。因此，在设计很宽带宽的射频低噪声放大器中，需要采用新型结构。射频集成电路中，常见的宽带射频低噪声放大器实现方式有共栅放大器、电阻并联负反馈放大器，共栅放大器本身虽然能够实现宽带输入匹配，但是本身的噪声性能一般，要想在匹配状态下满足噪声系数NF＜3，很困难；常见的电阻并联负反馈放大器采用一个放大管，尤其是在现在主流的CMOS工艺中，由于单管跨导较低，同样具有噪声性能较差的缺点。

另外，在射频集成电路中，一般都采用差分放大器，以抑制共模噪声，提高系统性能。而从天线进来的信号往往都是单端输入，因此需要实现单端到差分的转换，传统的差分射频低噪声放大器需要额外的单转双(巴伦)模块，许多设计都采用无源平衡转换器连接在射频低噪声放大器之前，实现单端到差分的转换，但是这种方法会引入额外的损耗，恶化系统噪声性能。

现有技术虽然解决了一些问题，但还是存在诸多不足之处，如：李永明等人的发明专利CN02123628.3提出了一种变增益的单端到差分的射频低噪声放大器，将射频低噪声放大器设计成单端结构，将单端转差分的巴伦放置于射频低噪声放大器之后，具有减小片外巴伦引入额外噪声的优点，同时相比全差分射频低噪声放大器而言减小了功耗，但是由于在主放大电路和单端转差分电路中引入了不少电感，不利于系统集成，另外，该放大器无法实现宽带应用；Uday Dasgupta等人的发明专利US 6,566,961B2“Wide-band Single-ended todifferential Converter in CMOS technology”提出的一种差分对宽带巴伦转换电路，虽然具有很好的相位和幅度平衡性，但是不能实现输入阻抗匹配和低噪声的要求；Fernando Azevedo等人的论文“AWideband CMOS LNA Integrated with Balun and Linear Digital GainControl”，以及Mallesh Rajashekharaiah等人的论文“A New GainControllable On-Chip Active Balun for 5GHz Direct ConversionReceiver”所设计的低噪声放大器加巴伦的结构与专利CN02123628.3类似，都是单一频点匹配的窄带放大器，同样大量电感的使用，限制了高集成度的实现，而且低噪声放大器与巴伦采用独立设计的方法，因而各自都会消耗不小的电流；S.C.Blaakmeer等人的论文“AnInductorless Wideband Balun-LNA in 65nm CMOS with balancedoutput”提出的有源巴伦能同时实现低噪声和单转双，但是该设计的功耗很大；而且偏置电路没有提出合理的解决方案，使得差分输出的平衡性本身受偏置电压的变化影响较大，无法合理的补偿温度和工艺偏差，因而只是停留在学术研究的早期阶段，还无法满足产品设计的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，主要适用于UHF、VHF频段的宽带和窄带无线通信，能够实现射频低噪声放大器的宽带信号放大，宽带和多模多协议系统集成，具有功耗低、噪声低、面积小、差分输出平衡性受温度和工艺偏差影响小等优点。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，包括单端输入的主放大电路I，还包括与主放大电路相连的单端到差分转换的有源巴伦II以及偏置控制电路；的主放大电路主要由主放大N型晶体管MN1和辅助放大P型晶体管MP1组成；的单端到差分的有源巴伦主要由一共栅放大电路和一共源放大电路组成，形成共栅/共源结构；射频信号RF_in直接或者通过电容交流耦合至晶体管MN1和晶体管MP1的栅极，晶体管MN1的源极接地GND，晶体管MN1的漏极与晶体管MP1的漏极相连，晶体管MP1的源极接电源VDD；晶体管MN1的漏极同时与共栅放大电路的放大管MN2的源极相连；晶体管MN1的漏极又通过电容C2与共源放大电路的输入端连接；差分信号RF_outp和RF_outn分别从共栅放大电路的负载电阻RL1和共源放大电路的负载电阻RL2输出；偏置控制电路为主放大电路、共栅放大电路、共源放大电路的中的晶体管提供偏置电压。

主放大管MN1与辅助放大管MP1共用一部分直流电流，主放大管MN1的另一部分电流则由共栅放大器提供，形成两路电流共用的结构。单端到差分转换的有源巴伦中共栅放大器和共源放大器具有相同的电压放大倍数。

共栅放大器至少由一个晶体管MN2、负载电阻RL1以及接地电容C3组成，晶体管MN2的源极与晶体管MN1的漏极直接相连，晶体管MN2的漏极通过负载电阻RL1连接到电源VDD，晶体管MN2的栅极通过电容C3接地；共源放大器至少由一个晶体管MN3和负载电阻RL2组成，晶体管MN3的源极接地，晶体管MN3的漏极则通过负载电阻RL2接电源VDD。

主放大电路I的连接方式还可以是，晶体管MN1和晶体管MP1的漏极通过电阻RO直接与各自的栅极相连，或者都通过电阻加上电容与各自的栅极相连，也可以其中一个晶体管漏极通过电阻直接与其栅极连接，另外一个晶体管的漏极通过电阻和电容与自身的栅极连接，因此，当电阻RO与晶体管MN1和晶体管MP1直接相连时，晶体管MN1和晶体管MP1的偏置电压由电阻RO直接提供；当电阻RO与晶体管MN1和晶体管MP1通过电容耦合相连时，晶体管MN1和晶体管MP1的偏置电压由外部偏置电路提供。

电阻RO形成并联负反馈，使得主放大电路的输入阻抗与信号源阻抗相等，从而实现输入阻抗匹配。

晶体管MN2和MN3的栅极分别通过电阻R4和R3各自接到偏置电路的控制电压Vb4和Vb3上，晶体管MN2的源极通过电阻R2为外部偏置电路提供控制电压Vb2。电阻R2、R3和R4为高阻值电阻，起阻断射频信号的作用。

电阻RL1和RL2相等，晶体管MN2和MN3尺寸相同，电阻RO为晶体管MN1提供自偏置，直流电压运算电路III为晶体管MN2提供偏置控制电压Vb4，直流电压运算电路III通过一个直流电压加法器Q3实现直流电压Vb2和Vb3的求和，满足Vb2+Vb3＝Vb4；同时直流电压加法器Q3内部可以对输出电压Vb4进行微调。

输入直流电压Vb2和Vb3分别连接至运算放大器Q1和Q2的反相输入端，运算放大器Q1的输出端与晶体管MP2的栅极相连，晶体管MP2的源极与电源相连，晶体管MP2的漏极通过电阻接地同时又与运算放大器Q1的同相输入端连接；运算放大器Q2的输出端与晶体管MP4的栅极相连，晶体管MP4的源极与电源相连，晶体管MP4的漏极通过电阻接地同时又与运算放大器Q2的同相输入端连接；晶体管MP2的栅极与晶体管MP3的栅极相连，而晶体管MP4的栅极则与晶体管MP5的栅极相连，晶体管MP3与晶体管MP5的漏极连接在一起，然后通过电阻R7接地，同时晶体管MP3和晶体管MP5的漏极连接至输出端Vb4。

电阻阻值R5＝R6＝R7，晶体管MP2与晶体管MP3尺寸相同，晶体管MP2与晶体管MP3尺寸相同；晶体管MP2上流过的电流等于晶体管MP3上流过的电流；晶体管MP4上流过的电流等于晶体管MP5上流过的电流。直流电压加法器，也可以采用别的结构或形式。电路中的晶体管可以是场效应晶体管也可以是双极型晶体管。

本发明的所有单元全都集成在一块芯片里，射频输入信号RF_in和输出信号RF_outp、RF_outn通过金属键合线与外部电路相连，或者在芯片内部与其他电路直接相连；电源VDD和地线GND通过金属键合线与片外的电源和地分别相连。

本发明可应用于接收机的射频前段，也可以应用于具有高中频(UHF或者VHF频段)的发射机后端。

本发明的优点是：(1)相对于窄带射频低噪声放大器，能够实现整个UHF、VHF频段信号的宽带放大，适用于宽带和多模多协议系统集成，降低系统成本，扩大应用领域；(2)相对于传统的差分输入输出射频低噪声放大器，消除前置巴伦引入额外噪声，从而降低系统噪声；(3)相对于传统的单端输出低噪声放大器，有源巴伦本省能提供6dB的电压增益，从而提高了整个放大器的电压增益；(4)相对于已有的单端输入差分输出射频低噪声放大器，具有共用主放大电路和单端到差分巴伦直流电流的特点，主放大电路采用互补的P型和N型晶体管，本身就采用了直流电流共用技术，因而电路功耗小、结构紧凑；(5)相对于传统的共栅/共源有源巴伦设计方法，偏置控制电路能够自动补偿温度和半导体工艺偏差导致的差分输出不平衡；(6)相对于传统的差分对有源巴伦，单端到差分放大电路II能够减小系统噪声，提高线性度，因而有利于提高整个接收机的动态范围。

附图说明

图1是本发明的电路拓扑结构图。

图2是本发明的直流电压加法器具体实施方法电路图。

图3是公知的共栅/共源结构(CG/CS)有源巴伦电路图。

图4是公知的差分对有源巴伦电路图。

图5是本发明的电路图。

图6(a)是本发明的差分输出信号的平衡性频率变化曲线图。

图6(b)是本发明的增益和输入反射系数曲线图。

图6(c)是本发明的噪声系数曲线图。

具体实施方式

实施例一

本发明提出的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，主要包括三部分：主放大电路，如图1中虚框I所示；单端到差分转换有源巴伦，如图1虚框II所示；直流电压运算电路，如图1虚框III所示。

主放大电路主要由主放大N型晶体管MN1和辅助P型放大晶体管MP1，电阻RO，以及电容C1组成，其连接关系为：射频信号RF_in输入到晶体管MN1的栅极，晶体管MN1的源极接地GND，晶体管MN1的漏极与晶体管MP1的漏极相连，同时与电阻RO的一端相连；电阻RO的另一端与晶体管MN1的栅极连接，同时又与电容C1的一端相连，电容C1的另一端与晶体管MP1的栅极相连，晶体管MP1的源极接电源VDD。

单端到差分的有源巴伦主要由晶体管MN2和MN3，电容C2和C3，以及电阻RL1和RL2，其连接关系为：晶体管MN1的漏极同时又与晶体管MN2的源极相连，晶体管MN2的漏极通过电阻RL1与电源VDD相连，而晶体管MN2的栅极则通过电容C3接地；晶体管MN2的源极又通过电容C2与晶体管MN3的栅极相连，晶体管MN3的漏极则通过电阻RL2连接到电源VDD，晶体管MN3的源极接地；差分的射频信号输出RF_outp和RF_outn分别与晶体管MN2和晶体管MN3的漏极相连。晶体管MP1、MN2和MN3的栅极分别通过电阻R1、R4和R3各自接到偏置电路的控制电压Vb1、Vb4和Vb3上，晶体管MN2的源极通过电阻R2为外部偏置电路提供控制电压Vb2。

晶体管MN2和MN3对晶体管MN1漏极节点的射频信号经的放大倍数相等，输出端RF_outp和RF_outn的射频信号幅度相等；一般情况下，电阻RL1和RL2相等，晶体管MN2和MN3尺寸相同，电阻RO为晶体管MN1栅极提供直流偏置电压，而晶体管MNP1、MN2、MN3的栅极直流偏置电压择分别由Vb1、Vb4、Vb3通过高阻值电阻提供，直流电压加法器Q3为晶体管MN2提供偏置控制电压Vb4，直流电压加法器Q3实现自流电压Vb2和Vb3的求和，满足Vb2+Vb3＝Vb4；同时直流电压加法器Q3内部可以对输出直流电压Vb4进行微调。

直流电压运算电路III中的直流电压加法器设计如图2所示，具体如下：输入直流电压Vb2和Vb3分别连接至运算放大器Q1和Q2的反相输入端，运算放大器Q1的输出端与晶体管MP2的栅极相连，晶体管MP2的源极与电源相连，晶体管MP2的漏极通过电阻接地同时又与运算放大器Q1的同相输入端连接；运算放大器Q2的输出端与晶体管MP4的栅极相连，晶体管MP4的源极与电源相连，晶体管MP4的漏极通过电阻接地同时又与运算放大器Q2的同相输入端连接；晶体管MP2的栅极与晶体管MP3的栅极相连，而晶体管MP4的栅极则与晶体管MP5的栅极相连，晶体管MP3与晶体管MP5的漏极连接在一起，然后通过电阻R7接地，同时晶体管MP3和晶体管MP5的漏极连接至输出端Vb4。

为了进一步说明偏置电路的实现方式，一种性能优良的方案如图5所示，晶体管MP1、MN3的偏置电压Vb1、Vb3不是简单的电压偏置，而是通过外部偏置电流Ib1和Ib2提供，Ib1和Ib2一般为带隙基准电流源，具有温度稳定性以及高电源抑制比，从而提高了整个放大器的温度稳定性和电源稳定性；偏置电流Ib1注入晶体管MP1’，然后MP1’通过镜像将电流提供给晶体管MP1，MP1’的尺寸与MP1成比例，比例关系由具体设计指标所要求的电流大小决定，同理，偏置电流Ib2注入晶体管MN3’，然后MN3’通过镜像将电流提供给晶体管MN3。

下面详细说明各部分电路的工作原理：

主放大电路与传统的电阻并联负反馈放大器工作原理类似，只是在原来基础上多加了一个辅助放大管MP1，以充分利用电流，因此，放大电路的跨导Gm＝Gmn+Gmp，其中Gmn为晶体管MN1的跨导，Gmp为晶体管MP1的跨导。主放大电路的负载也不再是电阻负载，而是由第二级的有源巴伦中的MN2的提供，大小为1/Gmn2，其中Gmn2为晶体管MN2的跨导。电容C1实现射频信号的短路和直流信号的开路；电阻RO形成并联负反馈，使得输入阻抗与信号源阻抗匹配，同时为晶体管MN1提供直流偏置，因此，如果晶体管是MOS管，晶体管MN2的漏极直流电压与晶体管MN1的栅极直流电压完全相等，此时电阻R2完全可以连接在晶体管MN1的栅极处。

单端到差分转换的有源巴伦是一种共栅/共源结构(CG/CS)放大器，主要实现射频信号的差分输出，要求满足输入信号的幅度相等，相位差为180°。经过主放大电路的放大的信号到达晶体管MN2的源极，然后经过由MN2和负载电阻RL1组成的共栅放大器进行同相放大，而进过由MN3和负载电阻RL2组成的共源放大器进行反向放大。文献“AHighly Linear Broadband CMOS LNA Employing Noise and DistortionCancellation，Wei-Hung Chen，IEEE Journal of Solid-StateCircuits，VOL.43，NO.5，May 2008”已经对这种共栅/共源结构放大器本身具有的噪声抵消和线性度高的优点进行了详细的分析，这里不再介绍。因此，相比于传统的差分对有源巴伦(如图4所示)而言，本发明所提到的有源巴伦本身能提供额外6dB的差分增益，而且具有低噪声、高线性的优点。射频集成电路里，传统的共栅/共源结构需要在共栅放大电路的源极上串联一个电阻或者电流源，如图3所示，这种方法的缺点是电阻或者非理想的电流源会引入额外的噪声。而本发明中晶体管MN2的电流虽然是由由晶体管MN1提供的，这里MN1相当于一个电流源，但是同时这个电流源又是主放大电路的关键元件，起放大作用，因此，不会引入额外的噪声，反而在同等功耗下有利于优化噪声性能，这也是本发明的核心所在。

如图2所示的直流电压加法器由两个电压-电流转换电路和电流求和电路组成，运算放大器Q1和Q2将直流输入电压Vb2、Vb3缓冲传递到节点Vb2’和Vb3’，该电压刚好为电阻R5和R6上的压降，因此，电阻R5和R6上流过的电流分别等于Vb2/R5，Vb3/R6，它直接反映了输入直流电压的特性；电阻R5和R6上流过的直流电压又经过镜像电流对MP2、MP3和MP4、MP5以1∶1的比例传递到电阻R7上，R7上流过的直流电流则为R5和R6上流过的直流电流之和，由于R5＝R6＝R7，则Vb2/R5+Vb3/R6＝Vb4/R7，进一步推导出Vb2+Vb3＝Vb4。由负载电阻RL1＝RL2，MN2尺寸与MN3相同可得，单端到差分有源巴伦电路中的MN2跨导Gmn2等于MN3的跨导Gmn3，即Gmn2＝Gmn3，进而共栅放大器的电压放大倍数Av2＝RL1*Gmn2，共源放大器的电压放大倍数Av3＝RL2*Gmn3，于是，我们有Av2＝Av3，即二者放大倍数相等，由于两路放大器对同一信号进行放大(MN2漏极节点上的射频信号)，因此信号输出端RF_outp和RF_outn的幅度相等，但是相位相反，从而实现了射频信号的单端输入，差分输出。

由负载电阻RL1＝RL2，MN2尺寸与MN3相同可得，单端到差分有源巴伦电路中的MN2跨导Gmn2等于MN3的跨导Gmn3，即Gmn2＝Gmn3，进而共栅放大器的电压放大倍数Av2＝RL1*Gmn2，共源放大器的电压放大倍数Av3＝RL2*Gmn3，于是，我们有Av2＝Av3，即二者放大倍数相等，由于两路放大器对同一信号进行放大(MN2漏极节点上的射频信号)，因此信号输出端RF_outp和RF_outn的幅度相等，但是相位相反，从而实现了射频信号的单端输入，差分输出。

以0.18um BiCMOS工艺为例，晶体管全用MOS管，电源电压为1.8V，主体电路消耗电流6mA，本发明具体实施例子的电路计算结果如图6(a)、(b)、(c)所示。

图6(a)为差分输出信号的平衡性频率变化曲线，从图中可以看出，在小于2GHz频段，有源巴伦差分输出的相位差都小于3°，输出幅度差小于0.15dB完全满足一般系统对于差分信号平衡性要求(幅度误差小于5％，相位误差小于5°)；图6(b)为宽带射频低噪声放大器的增益和输入反射系数曲线，从图中可知，3dB增益带宽能达到1.70GHz，最高增益为20dB，同时，该电路不加任何额外输入匹配电路即可实现输入端到50欧姆信号源阻抗的宽带匹配，超过3GHz的带宽输入反射系数S11＜-10dB；从图6(c)可知，在25MHz到1.65GHz的宽带范围内，整个低噪声放大器的噪声系数小于3dB，最低噪声系数达到了2.45dB，具有很好的噪声性能。

通过以上具体实施实例的计算结果分析可知，本发明所设计的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器总体指标如下表：

表1

本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：包括单端输入的主放大电路(I)，还包括与主放大电路相连的单端到差分转换的有源巴伦(II)以及偏置控制电路；所述的主放大电路主要由主放大N型晶体管(MN1)和辅助放大P型晶体管(MP1)组成；所述的单端到差分的有源巴伦主要由一共栅放大电路和一共源放大电路组成，形成共栅或共源结构；射频信号(RF_in)直接或者通过电容交流耦合至晶体管(MN1)和晶体管(MP1)的栅极，晶体管(MN1)的源极接地(GND)，晶体管(MN1)的漏极与晶体管(MP1)的漏极相连，晶体管(MP1)的源极接电源(VDD)；晶体管(MN1)的漏极同时与共栅放大电路的放大管(MN2)的源极相连；晶体管(MN1)的漏极又通过电容(C2)与共源放大电路的输入端连接；差分信号(RF_outp和RF_outn)分别从共栅放大电路的负载电阻(RL1)和共源放大电路的负载电阻(RL2)输出；偏置控制电路为主放大电路、共栅放大电路、共源放大电路的中的晶体管提供偏置电压。

2.如权利要求1所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：主放大管(MN1)与辅助放大管(MP1)共用一部分直流电流，主放大管(MN1)的另一部分电流则由共栅放大器提供，形成两路电流共用的结构。

3.如权利要求1所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：单端到差分转换的有源巴伦中共栅放大器和共源放大器具有相同的电压放大倍数。

4.如权利要求1所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：共栅放大器至少由一个晶体管(MN2)、负载电阻(RL1)以及接地电容(C3)组成，晶体管(MN2)的源极与晶体管(MN1)的漏极直接相连，晶体管(MN2)的漏极通过负载电阻(RL1)连接到电源(VDD)，晶体管(MN2)的栅极通过电容(C3)接地；共源放大器至少由一个晶体管(MN3)和负载电阻(RL2)组成，晶体管(MN3)的源极接地，晶体管(MN3)的漏极则通过负载电阻(RL2)接电源(VDD)。

5.如权利要求1所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：主放大电路(I)的连接方式是，晶体管(MN1)和晶体管(MP1)的漏极通过电阻(R0)直接与各自的栅极相连；或者都通过电阻加上电容与各自的栅极相连；或者其中一个晶体管漏极通过电阻直接与其栅极连接，另外一个晶体管的漏极通过电阻和电容与自身的栅极连接；当电阻(R0)与晶体管(MN1)和晶体管(MP1)直接相连时，晶体管(MN1)和晶体管(MP1)的偏置电压由电阻(R0)直接提供；当电阻(R0)与晶体管(MN1)和晶体管(MP1)通过电容耦合相连时，晶体管(MN1)和晶体管(MP1)的偏置电压由外部偏置电路提供。

6.如权利要求1或5所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：电阻(R0)形成并联负反馈，使得主放大电路的输入阻抗与信号源阻抗相等，从而实现输入阻抗匹配。

7.如权利要求1所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：晶体管(MN2)和(MN3)的栅极分别通过电阻(R4)和(R3)各自接到偏置电路的控制电压(Vb4)和(Vb3)上，晶体管(MN2)的源极通过电阻(R2)为外部偏置电路提供控制电压(Vb2)。

8.如权利要求7所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：电阻(R2)、(R3)和(R4)为高阻值电阻，起阻断射频信号的作用。

9.如权利要求1或3或4所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：电阻(RL1)和(RL2)相等，晶体管(MN2)和(MN3)尺寸相同，电阻(R0)为晶体管(MN1)提供自偏置，直流电压运算电路(III)为晶体管(MN2)提供偏置控制电压(Vb4)，直流电压运算电路(III)通过一个直流电压加法器(Q3)实现直流电压(Vb2)和(Vb3)的求和；同时直流电压加法器(Q3)内部可以对输出电压(Vb4)进行微调。

10.如权利要求9所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：输入直流电压(Vb2)和(Vb3)分别连接至运算放大器(Q1)和(Q2)的反相输入端，运算放大器(Q1)的输出端与晶体管(MP2)的栅极相连，晶体管(MP2)的源极与电源相连，晶体管(MP2)的漏极通过电阻接地同时又与运算放大器(Q1)的同相输入端连接；运算放大器(Q2)的输出端与晶体管(MP4)的栅极相连，晶体管(MP4)的源极与电源相连，晶体管(MP4)的漏极通过电阻接地同时又与运算放大器(Q2)的同相输入端连接；晶体管(MP2)的栅极与晶体管(MP3)的栅极相连，晶体管(MP4)的栅极与晶体管(MP5)的栅极相连，晶体管(MP3)与晶体管(MP5)的漏极连接在一起，然后通过电阻(R7)接地，同时晶体管(MP3)和晶体管(MP5)的漏极连接至输出端(Vb4)。

11.如权利要求10所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：电阻(R5)、电阻(R6)和电阻(R7)的阻值相同；晶体管(MP2)与晶体管(MP3)尺寸相同；晶体管(MP2)与晶体管(MP3)尺寸相同；晶体管(MP2)上流过的电流等于晶体管(MP3)上流过的电流；晶体管(MP4)上流过的电流等于晶体管(MP5)上流过的电流。

12.如权利要求1或10所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于，所有单元全都集成在一块芯片里，射频输入信号(RF_in)和输出信号(RF_outp、RF_outn)通过金属键合线与外部电路相连，或者在芯片内部与其他电路直接相连；电源(VDD)和地线(GND)通过金属键合线与片外的电源和地分别相连。

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