CN112532187A - 一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路 - Google Patents
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Abstract
本发明申请一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，属于宽带低噪声放大器制造领域。本申请包括第一增益模块，第二增益模块，以及噪声抵消模块；第一增益模块对从输入端输入的射频信号进行放大得到包括第一沟道热噪声的第一放大信号并进行反馈；第二增益模块上述反馈的信号经输入端的匹配阻抗分压后得到的信号进行反向放大，得到包括第二沟道噪声热的第二放大信号；噪声抵消模块对沟道热噪声的进行抵消，并将剩余信号合并输出为第三放大信号。本申请采用了前反馈电路设计，在保证电路稳定性以及输入阻抗匹配的前提下，可以使宽带低噪声放大器可以达到较低的噪声的噪声系数，且没有采用电感做负载，可以减少芯片面积降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及宽带低噪声放大器制造领域，特别是一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路。
背景技术
宽带低噪声放大器是一种用于放大宽带射频信号的低噪声放大器。现有技术广泛使用的宽带低噪声放大器采用电感作为负载，但是这样就会噪声芯片的面积较大，成本会高。并且，现有技术广泛采用的是并联电阻负反馈结构电路，其在场效应管的栅极和漏极之间引入了一个反馈电阻，这个反馈电阻会很大程度上制约宽带和噪声，需要对宽带和噪声这两种参数进行折中，使得最终噪声系数在3dB以上，且同时电路的增益会下降，电路具有稳定性的问题。而现有技术常用的另外一种电路结构是共栅极的输入电路结构，其直接将负载的热噪声引入输入端，所以噪声系数也比较大。
此外，现有技术中常用的单端输入差分输出的低噪声放大器会采用巴伦将单端的输入信号转换成差分的信号再进入电路工作，但是巴伦结构本质上是一个变压器，其电感面积较大，成本较高。
发明内容
本申请提供了一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，采用前馈的噪声消除技术，提高放大电路的稳定性，降低成本和芯片面积。
为了实现上述目的，本申请采用的技术方案是，提供一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，包括：
第一增益模块，第二增益模块，以及噪声抵消模块；
第一增益模块对从输入端输入的射频信号进行放大得到包括第一沟道热噪声的第一放大信号，并将第一放大信号反馈至输入端得到包括第一反馈沟道热噪声的第一反馈信号；
第二增益模块对第一反馈信号经第一增益模块的配电阻抗分压后得到的包括第二反馈沟道热噪声的第二反馈信号进行反向放大，得到包括第二沟道噪声热的第二放大信号；
噪声抵消模块对包括第一沟道热噪声的第一放大信号进行隔离缓存后，将包括第一沟道热噪声与第二沟道热噪声的进行抵消，并将第一放大信号和第二放大信号合并输出为第三放大信号。
本申请的有益效果是，采用了前反馈电路设计，在保证电路稳定性以及输入阻抗匹配的前提下，可以使宽带低噪声放大器可以达到较低的噪声的噪声系数，并且没有采用电感做负载，可以减少芯片面积降低成本。
附图说明
图1是本申请一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路的具体实施方式示意图；
图2是本申请一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路的具体实施例示意图；
图3是本申请一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路的具体实施例示意图；
图4是本申请一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路的具体实例示意图；
图5是本申请一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路的具体实例示意图；
图6是本申请一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路的具体实例示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。
需要说明的是，在本文中，诸如第一第二等之类的关系属于仅仅用来将一个实体或操作与另外一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实际操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
图1的示意图示出了本申请一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路的具体实施方式示意图。
在图1示出的具体实施方式中，本申请的单端输入差分输出宽带低噪声放大电路包括模块101，模块102，模块103。
图1示出的模块101表示的是第一增益模块。
在本申请的一个具体实施例中，第一增益模块对从输入端输入的射频信号进行放大得到包括第一沟道热噪声的第一放大信号，并将第一放大信号反馈至输入端得到包括第一反馈沟道热噪声的第一反馈信号。
图4表示的是本申请的一个具体实施例，在图4表示的实施例中，第一增益模块包括一个互补共源极放大器。
在图4表示的实施例中，上述第一增益模块的互补共源极放大器由一个NMOS管、一个PMOS管以及一个电阻组成。
在本申请的一个具体实施例中，上述互补共源极放大器中的电阻可以对经过上述互补共源极放大器放大的信号进行反馈回到信号输入端。
在本申请的一个具体实施例中，上述共源放大器中的电阻可以实现NMOS管和PMOS管的自我偏置，使得电流在上述NMOS管和PMOS管之间进行匹配。
在本申请的一个具体实施例中，上述共源放大器中NMOS管和PMOS管跨导相加等于20ms，可以得到输入阻抗为50欧姆的阻抗匹配。
在本申请的一个具体实例中，上述共源放大器中的NMOS管和PMOS管的阻抗匹配在考虑其会受到沟道效应及反馈电阻的影响的前提下反复调试获得。
图1示出的模块102表示的是第二增益模块。
在本申请的一个具体实施例中，上述第二模块对第一反馈信号经输入端的匹配阻抗分压后得到的包括第二反馈沟道热噪声的第二反馈信号进行反向放大，得到包括第二沟道噪声热的第二放大信号。
在本申请的一个具体实施例中，上述输入端的匹配阻抗由输入端的隔直电容提供。
在本申请的一个具体实施例中，上述第二增益模块包括一个共源共栅放大器。
在本申请的一个具体实施例中，上述第二增益模块包括两个相同类型的MOS管。
图4表示的是本申请的一个具体实施例，在图4表示的具体实施例中，上述第二增益模块的共源共栅放大器包括两个NMOS管。
在本申请的一个具体实施例中，来自第一增益模块反馈的第一反馈信号，在经过上述输入端的匹配阻抗分压后，被由两个NMOS管组成的共源共栅放大器进行反向放大得到第二放大信号。
在本申请的一个具体实施例中，来自第一增益模块反馈的第一反馈信号中的第一沟道热噪声，在经过上述输入端的匹配阻抗分压后，被由两个NMOS管组成的共源共栅放大器进行反向放大，得到第二沟道噪声热信号。
在本申请的一个具体实施例中，上述共源共栅放大器的增益根据第一增益模块中的互补共源极放大器的增益进行调整。
在本申请的一个具体实例中，上述共源共栅放大器的增益大小为使经述共源共栅放大器放大得到的第二沟道热噪声信号与第一沟道热噪声信号抵消后放大器的噪声系数低于3dB的值。
在本申请的一个具体实例中，上述共源共栅放大器的增益大小为使经上述共源共栅放大器放大得到的第二沟道热噪声信号与第一沟道热噪声信号完全抵消的值，以进一步使得放大器在700M到2.2G范围内噪声系数为2.29到2.37dB，增益为19dB。。
图1示出的模块103表示的是噪声抵消模块。
在本申请的一个具体实施例中，噪声抵消模块对包括第一沟道热噪声的第一放大信号进行隔离缓存后，将第一沟道热噪声与第二沟道热噪声的进行抵消，并将第一放大信号和第二放大信号合并输出为第三放大信号。
在本申请的一个具体实施例中，上述噪声抵消模块包括一个源跟随器。
在图4表示的本申请的具体实施例中，上述源跟随器包括一个NMOS管。
在本申请的一个具体实施例中，上述源跟随器对第一放大信号进行隔离缓存。
在本申请的一个具体实施例中，上述噪声抵消模块对经过源跟随器中的第一放大信号中的第一沟道热噪声信号与第二放大信号中的第二沟道热噪声信号进行抵消。
在本申请的一个具体实施例中，上述噪声抵消模块对经过源跟随器中的第一放大信号中的第一沟道热噪声信号与第二放大信号中的第二沟道热噪声信号进行，使得放大器的噪声系数低于3dB。
在本申请的一个具体实施例中，上述噪声抵消模块对经过源跟随器中的第一放大信号中的第一沟道热噪声信号与第二放大信号中的第二沟道热噪声信号进行完全抵消，可以使得放大器在700M到2.2G范围内噪声系数为2.29到2.37dB，增益为19dB。
在本申请的一个具体实施例中，上述噪声抵消模块对经过噪声信号抵消后的第一放大信号与第二放大信号进行合并，输出为第三放大信号。
在本申请的一个具体实施例中，本申请的单端输入差分输出宽带低噪声放大电路还包括信号差分输出模块。
图2示出了本申请的一个具体实施例，其中用模块204表示信号差分输出模块，用于对第三放大信号进行差分输出，并没有采用的常规的巴伦结构将输入信号转换成差分信号输入，而是将单端输出的信号转换为差分输出信号，可以减少芯片电路面积，降低芯片电路成本。
在本申请的一个具体实施例中，上述差分输出模块用两个输出端口输出两个差分的输出信号，并没有采用的常规的巴伦结构将输入信号转换成差分信号输入，而是将单端输出的信号转换为差分输出信号，可以减少芯片电路面积，降低芯片电路成本。
在本申请的一个具体实施例中，上述差分输出模块两个输入端中的一个连接了一个互补共源极放大器，其可以对第三放大信号进行增益为1的反向放大，采用互补共源放大器将单端输出的信号转换为差分输出信号，代替的常规的巴伦结构将输入信号转换成差分信号输入，可以减少芯片电路面积，降低芯片电路成本。
图5示出了本申请的一个具体实例，在图5示出的本申请的具体实例中，上述差分输出模块的互补共源放大器包括一个NMOS管、一个PMOS管以及一个电阻组成的互补共源级放大器。
图3示出了本申请单端输入差分输出宽带低噪声放大电路的一个具体实施例。
在图3示出的本申请的单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，其中模块305表示的是整流模块，可以为第一增益模块，第二增益模块，以及第三增益模块的放大器提供所需的直流电流。
在本申请的一个具体实施例中，上述整流模块包括两个电流镜和一个抽取电流单元。
图6表示的是本申请的一个具体实例，在图6表示的具体实例中，上述整流模块的电流镜包括两个PMOS管。
在图6表示的具体实例中，上述整流模块的抽取电流单元包括两个PMOS管。
在本申请所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分仅仅为一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以省略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些借口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是典型，机械或其他的形式。
所述作为分离不见说明的单元可以是或者可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，其特征在于包括：
第一增益模块，第二增益模块，以及噪声抵消模块；
所述第一增益模块对从输入端输入的射频信号进行放大得到包括第一沟道热噪声的第一放大信号，并将所述第一放大信号反馈至输入端得到包括第一反馈沟道热噪声的第一反馈信号；
所述第二增益模块对所述第一反馈信号经输入端的匹配阻抗分压后得到的包括第二反馈沟道热噪声的第二反馈信号进行反向放大，得到包括第二沟道噪声热的第二放大信号；
所述噪声抵消模块对包括所述第一沟道热噪声的所述第一放大信号进行隔离缓存后，将所述包括第一沟道热噪声与所述第二沟道热噪声的进行抵消，并将所述第一放大信号和第二放大信号合并输出为第三放大信号。
2.根据权利要求1所述的一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，其特征在于还包括，
信号差分输出模块，其对第三放大信号进行差分输出。
3.根据权利要求1所述的一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，其特征在于，
所述第一增益模块包括由两个不同结构类型的MOS管以及一个电阻组成的互补共源极放大器。
4.根据权利要求1所述的一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，其特征在于，所述第二增益模块包括由两个相同结构类型的MOS管组成的共源共栅放大器。
5.根据权利要求1所述的一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，其特征在于，所述包括由一个MOS管组成的源跟随器。
6.根据权利要求2所述的一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，其特征在于，
所述信号差分输出模块包括信号差分输出模块，包括由两个不同结构类型的MOS管以及一个电阻组成的互补共源极放大器。
7.根据权利要求1所述的一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，其特征在于，
所述第二增益模块的增益可以使第二沟道热噪声以及第一沟道热噪声完全抵消。
8.根据权利要求1所述的一种单端输入差分输出宽带低噪声放大电路，其特征在于，还包括整流模块。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: A1009, floor 9, block a, No. 9, Shangdi Third Street, Haidian District, Beijing 100085 Applicant after: Beijing Bairui Internet Technology Co.,Ltd. Address before: 7-1-1, building C, 7 / F, building 2-1, No.2, Shangdi Information Road, Haidian District, Beijing 100085 Applicant before: BARROT WIRELESS Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |