CN1534867A - 一种具有开关控制增益的低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有开关控制增益低噪声放大器，由集成一体的阻抗匹配电路、开关控制电路、信号放大支路及信号衰减支路和电流偏置电路组成，开关控制电路根据接收信号的强弱，分别进行信号放大和信号衰减。本发明的低噪声放大电路具有动态范围广、增加系统集成度和降低功耗的优点。本发明应用于无线通信系统接收机芯片或接收机射频前端芯片中。

Description

一种具有开关控制增益的低噪声放大器

技术领域

本发明涉及一种具有开关控制增益的低噪声放大器，特别涉及的是无线通信系统中接收装置内的低噪声放大器。

背景技术

众所周知，低噪声放大器是无线通信设备中重要的组成部分，使用在无线接收装置(如天线)的后端，将天线接收到的微弱信号进行放大。这就要求线路本身引入产生的噪声要低，而放大倍数要高。当输入的信号较强时，系统的线性度要求就较严格，放大器的增益不能高。

如图1所示为已有技术的低噪声放大器结构，在放大器间并联一开关。开关起到旁路的作用；当接收的信号较弱时开关打开，提供增益放大；当接收的信号较强时开关关闭，保证了系统的线性度，提高了系统动态范围效果。但其缺陷是需要匹配一只50欧姆的负载，为了驱动该50欧姆的负载，系统的耗能将增大，且由此不能集成化。若使用CMOS技术，则将引入较大的的寄生电容，隔离度不高，当开关闭合时会造成输入匹配失调。

发明内容

本发明的发明目的在于针对现有技术的上述不足，提出一种具有开关控制增益的低噪声放大器，以提高无线接收装置中的动态范围，增加系统的集成度，降低系统的成本与功耗，保证系统的接收灵敏度，防止强信号时饱和及阻塞低噪声放大器的后端电路。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：一种具有开关控制增益低噪声放大器，所述放大器由阻抗匹配电路连接开关控制电路并由开关控制电路分别将强弱信号送到信号放大支路及衰减支路；并且所述放大器还设有一电流偏置电路。

本发明应用于无线通信系统接收机芯片或接收机射频前端芯片中，可显著提高系统的动态范围。本发明既可以通过CMOS技术实现，也可通过BiCMOS技术得以实现。本发明通过对信号支路的选择，可以得到不同的增益，在改变增益时，放大器的输出、输入阻抗基本保持不变。当弱信号时开关控制打开，使信号进入信号放大支路；信号强时，开关控制关闭，使强信号流入衰减支路，由此提高了增益、降低噪声，保证了接收灵敏度，并能令集成化，提高系统的线性度。

附图说明

图1为已有技术的低噪声放大器结构示意图；

图2为本发明具有开关控制增益的低噪声放大器的线路结构简图；

图3为本发明具有开关控制增益的低噪声放大器的衰减电路示意图；

图4为本发明具有开关控制增益的低噪声放大器的偏置电路示意图；

图5为本发明具有开关控制增益的低噪声放大器的开关控制电路示意图；

图6为本发明具有开关控制增益的低噪声放大器的详细线路图。

其中：L_g为电感；M₁为电压-电流转换器(NMOS晶体管)；L_s为电感；M₂为晶体管；L_d为电感；M₃为晶体管；R_d为电阻。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图6所示是一集成化的具有开关控制增益的低噪声放大器，是本发明的一较佳实施例。如图所示，所述低噪声放大器由阻抗匹配电路连接一开关控制电路并由该开关控制电路分别将强弱信号送到信号放大支路及衰减支路，另外在所述低噪声放大器中还设有一电流偏置电路。下面详细说明组成所述低噪声放大器的各组成电路的结构：

如图2所示，所述阻抗匹配电路由电感L_g、电压-电流转换器M₁的输入电容及电感L_s组成，在固定一个射频频率上通过对阻抗虚部的抵消来完成50欧姆的匹配，此为窄带匹配，可达到一定的带外抑制作用。电压-电流转换器M₁为NMOS晶体管，是对电路的各项指标包括噪声系数影响最大的元件。通过对晶体管M₁尺寸和偏置电流的优化可减小电路的噪声系数，而且它的跨导与电路匹配、放大增益、电路噪声都有直接的关系。

如图2所示，所述信号放大支路是由晶体管M₁、晶体管M₂、电感L_d以及晶体管M₂漏极处的总的寄生电容构成。当控制开关打开晶体管M₁时，放大支路开始工作，晶体管M₁负责将输入的射频信号转换为电流信号；晶体管M₂起隔离作用，这样大大降低了漏栅之间寄生电容的Miller效应，输出点的阻抗对输入阻抗不造成影响。另外，晶体管M₂提高了输出阻抗，提高了放大器的增益。电感和寄生电容谐振在中心工作频率点上。

如图2所示，所述信号衰减支路包括晶体管M₃、电阻R_d和电压跟随器(如图3所示)。当控制开关打开晶体管M₃时，晶体管M₂被关闭，晶体管M₁的电流流向晶体管M₃，衰减支路工作。低电阻R_d用来降低放大倍数，跟随器的输出通过一个小电容耦合到低噪声放大器的输出端以提供更多的衰减。

如图4所示，所述电流偏置电路用以提供放大器的直流偏置。其中的大电容用来滤除偏置电流中的噪声，大电阻用来隔离射频信号对偏置电路的影响。

如图5所示，所述开关控制电路通过对两个晶体管M₂和M₃的控制，将输出点接到电源或接地，其中的电阻起隔离作用，电容保证了输出点为虚地。

Claims (7)

1、一种具有开关控制增益的低噪声放大器，其特征是所述放大器由阻抗匹配电路连接开关控制电路并由开关控制电路分别将强弱信号送到信号放大支路及衰减支路；另外所述放大器还设有一电流偏置电路。

2、根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于所述阻抗匹配电路由电感(L_g)、电压-电流转换器(M₁)的输入电容及电感(L_s)组成，在固定一个射频频率上通过对阻抗虚部的抵消来完成50欧姆的窄带匹配，以达到一定的带外抑制作用。

3、根据权利要求2所述的低噪声放大器，其特征在于所述电压-电流转换器(M₁)为NMOS晶体管。

4、根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于所述信号放大支路由晶体管(M₁)、晶体管(M₂)、电感(L_d)以及晶体管(M₂)漏极处的总的寄生电容组成。

5、根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于所述信号衰减支路由晶体管(M₃)、电阻(R_d)以及电压跟随器组成。

6、根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于所述电流偏置电路提供放大器的直流偏置。

7、如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于所述开关控制电路通过对两个晶体管M₂和M₃的控制，将输出点接到电源或接地。

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