CN1767374B - 低噪声放大器及放大输入信号的方法 - Google Patents

低噪声放大器及放大输入信号的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1767374B
CN1767374B CN2005100873973A CN200510087397A CN1767374B CN 1767374 B CN1767374 B CN 1767374B CN 2005100873973 A CN2005100873973 A CN 2005100873973A CN 200510087397 A CN200510087397 A CN 200510087397A CN 1767374 B CN1767374 B CN 1767374B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal path
bias circuit
output
output transistor
high impedance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2005100873973A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1767374A (zh
Inventor
于宏出
祖拉法·哈萨·阿博若
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Original Assignee
Avago Technologies Wireless IP Singapore Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avago Technologies Wireless IP Singapore Pte Ltd filed Critical Avago Technologies Wireless IP Singapore Pte Ltd
Publication of CN1767374A publication Critical patent/CN1767374A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1767374B publication Critical patent/CN1767374B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/294—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a low noise amplifier [LNA]
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/372—Noise reduction and elimination in amplifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于放大输入信号的低噪声放大器和方法，该放大器和方法使用连接在输出晶体管和偏压电路之间的具有电感和电容的高阻抗电子元件，以提供偏压电路和输出晶体管之间的噪声隔离。该高阻抗电子元件提供的噪声隔离减少引入到输出信号中的偏压电路噪声量。在一种实施方式中，高阻抗电子元件包括并联的电感器和电容器。在另一种实施方式中，高阻抗电子元件包括接地传输线。

Description

低噪声放大器及放大输入信号的方法
技术领域
本发明涉及低噪声放大器，更具体地说，涉及具有低噪声、高隔离偏压电路的低噪声放大器。
背景技术
低噪声放大器(LNA)在通信系统中用来对接收信号进行放大，这些接收信号的信号强度通常非常弱。正如本发明的名称所示，LNA最重要的性能要素之一是由LNA引入到放大信号中的噪声量。
典型的具有n沟道输出晶体管的LNA包括这样的偏压电路，该偏压电路通过偏压信号路径向n沟道输出晶体管提供偏压信号。由LNA引入的噪声量用噪声系数度量。LNA的噪声系数数学表示为：
NF = 10 log ( S i S o ) ,
其中Si是输入信噪比，So是输出信噪比。因此，在LNA的输入处加入的外部噪声使Si下降，因而降低了LNA的NF。因此，使输入处的噪声成分最小化是很重要的，这些噪声成分主要归因于偏压电路。
一种使在LNA的输入处源于偏压电路的噪声成分最小化的技术是在偏压信号路径和地之间设置电容器，以使偏压信号路径中的某些噪声分流到地。这种分流电容器的作用取决于其尺寸。然而，由于在其上制作LNA的集成电路上面积有限，所以在LNA中设置高效的分流电容器是不实际的。
另一种技术是在源和n沟道输出晶体管之间的偏压信号路径上设置电阻器，该电阻器帮助把偏压电路的噪声与LNA的输入隔离。然而，偏压信号路径中的大电阻器将降低LNA的大信号性能，例如，减少饱和输出功率。另外，偏压信号路径中的大电阻器也会在LNA的输入处产生噪声，这是由于电阻器所导致的噪声与其电阻值成正比。也可以用电感器替换电阻器，但是在较低频率(例如，2GHz)处所需要的电感会要求大过实际可能性的电感器。此外，这种电感器会大大增加串联电阻，并且因此会在LNA输入处引入噪声。
考虑到这些问题，需要一种LNA和方法，用于放大输入信号，该输入信号减少了由LNA的偏压电路引入的噪声，而又不影响LNA的信号性能。
发明内容
本发明公开了一种用于放大输入信号的低噪声放大器和方法，该放大器和方法使用连接在输出晶体管和偏压电路之间的具有电感和电容的高阻抗电子元件，以提供偏压电路和输出晶体管之间的噪声隔离。该高阻抗电子元件所提供的噪声隔离减少引入到输出信号中的偏压电路噪声量。在一种实施方式中，高阻抗电子元件包括并联的电感器和电容器。在另一种实施方式中，高阻抗电子元件包括接地传输线。
根据本发明实施方式的低噪声放大器包括：接收输入信号的输入端；输出输出信号的输出端，该输出信号是输入信号放大后的信号；连接在第一电压接头和第二电压接头之间的偏压电路；连接在第一电压接头和第二电压接头之间的输出晶体管，所述输出端连接到该输出晶体管；连接在偏压电路和输出晶体管的控制接头之间的偏压信号路径，所述输入端连接到该偏压信号路径；和位于偏压信号路径中的具有电感和电容的高阻抗电子元件。高阻抗电子元件提供偏压电路和所述输入端之间的噪声隔离，以减少输出信号中的噪声。
根据本发明实施方式的用于放大输入信号的方法包括：提供输出晶体管和连接到该输出晶体管的控制接头的偏压电路；在偏压电路和输出晶体管之间提供具有电感和电容的高阻抗电子元件，该高阻抗电子元件提供偏压电路和输出晶体管之间的噪声隔离，以减少引入到输出晶体管中的噪声；在输出晶体管的控制接头处接收输入信号；和使用输出晶体管放大输入信号以产生输出信号。
结合作为本发明原理的示例图示的附图，从下面的详细描述中，本发明的其他方面和优点将变清楚。
附图说明
图1示出了根据本发明实施方式的低噪声放大器(LNA)，该低噪声放大器具有由并联的电感器和电容器组成的高阻抗电子元件。
图2示出了根据本发明另一种实施方式的图1的LNA，但是该LNA具有由接地传输线组成的高阻抗电子元件。
图3示出了根据本发明替换实施方式的图2的LNA，但是该LNA具有串联的电感器和电容器。
图4是根据本发明的实施方式用于放大输入信号的方法的过程流程图。
具体实施方式
参考图1，描述根据本发明实施方式的低噪声放大器(LNA)100。在工作中，LNA 100在其输入端102接收诸如射频(RF)信号之类的信号，放大这些输入信号，将放大后的信号作为输出信号从输出端104发送出去，同时将由LNA引入到输出信号中的噪声量最小化。LNA 100在偏压电路108和输出晶体管110之间使用具有电感和电容的高阻抗电子元件106，以减少在输出晶体管110的控制接头(例如，栅极)处引入的噪声量。因此，相对于其他可比的传统LNA，LNA 100的噪声系数(NF)提高了。
在图1的实施方式中，LNA 100包括在电压接头114和电压接头116之间连接的电感器112和输出晶体管110。电压接头114连接到电源电压Vdd，而电压接头116连接到地。电感器112连接在电压接头114和输出晶体管110之间。这样，电源电压通过电感器112被提供给输出晶体管110。输出晶体管110连接到输入端102和输出端104。输出晶体管110充当放大器件来放大在输入端102处接收到的信号，并且将输出信号传送到输出端104。输出晶体管110可以是n沟道晶体管，例如场效应晶体管(FET)，在这里被描述为FET。然而，输出晶体管110也可以是另一种类型的晶体管。输出FET 110的漏极连接到电感器112，而输出FET的源极连接到地116。输出FET 110的栅极连接到输入端102，其用来接收将由LNA 100放大的输入信号。输出FET 110的漏极连接到输出端104，其用来从LNA 100输出输出信号。
LNA 100还包括偏压电路108、电容器118、可选电阻器120和高阻抗电子元件106。偏压电路108连接到输出FET 110的栅极，以向输出FET提供偏压信号。偏压电路108连接在电源电压接头114和地116之间。在本实施方式中，偏压电路108包括串联连接的电阻器122和晶体管124(例如，FET)，以在连接到晶体管124的栅极的节点125处提供参考电压。电阻器122连接在电源电压接头114和晶体管124之间。晶体管124的栅极连接到晶体管124的漏极。晶体管124的栅极也通过偏压信号路径126连接到输出FET 110的栅极，偏压信号路径126是用来从偏压电路108向输出FET 110提供偏压信号的供给线路。
电容器118连接在偏压信号路径126上节点125和电压接头116(即，地)之间，以将偏压信号路径中的某些噪声分流到地。这样，就防止了偏压电路108的某些噪声到达输出FET 110的栅极，如果这些噪声到达了输出FET 110的栅极，则它就可能被放大，并且增大在输出端104处的输出信号中的噪声。可选电阻器120位于偏压信号路径126中，以帮助把偏压电路108的噪声与LNA 100的输入端102隔离。电阻器120是可选的，这是由于在LNA 100中包括了高阻抗电子元件106，该高阻抗电子元件106在偏压电路108和LNA的输入端102之间提供了有效噪声隔离。然而，可以在LNA 100中包括电阻器120来进一步提高偏压电路108和LNA的输入端102之间的噪声隔离。作为示例，如果可选电阻器120被包括在LNA 100中，则该电阻器可以具有在可比的传统LNA中类似电阻器的20％到30％的电阻值。
类似于可选电阻器120，高阻抗电子元件106也位于偏压信号路径126中。如上所述，高阻抗电子元件106提供高阻抗来把偏压电路108的噪声与LNA 100的输入端102隔离。高阻抗电子元件106具有电感和电容来提供高阻抗。
在本发明的实施方式中，高阻抗电子元件106由电感器128和电容器130组成，如图1所示。电感器128和电容器130并联在偏压信号路径126中。可以选择电感器128的电感值和电容器130的电容值以在感兴趣的频率处谐振，以提供从LNA 100的输入端102到偏压电路108的晶体管124的栅极之间的高阻抗。这样，偏压电路108的噪声与LNA 100的输入端102被隔离来提高LNA的NF。电感器128和电容器130也形成阻抗匹配电路，该阻抗匹配电路使输入阻抗与输出FET 110的栅极相匹配。
在本发明的另一种实施方式中，高阻抗电子元件106由接地传输线202组成，如图2所示。该接地传输线202具有电感和电容，以提供从LNA 100的输入端102到偏压电路108的晶体管124的栅极之间的高阻抗。接地传输线202的阻抗的最优值由输出FET 110的输入阻抗来确定。一般来说，接地传输线202的阻抗较大能提供更好的隔离和噪声性能。
在本发明的替换实施方式中，如图3所示，分流电容器118被用在偏压信号路径126中的节点125和地116之间串联的电容器304和电感器306替换。可以选择电容器304的电容值和电感器306的电感值以在感兴趣的频率处产生串联谐振。这使得电容器304的电容值能够小于图1和图2中的分流电容器118的电容值。因此，在替换实施方式中，可以将较小尺寸的电容器用作电容器304，节省在其上制作LNA 100的集成电路上的面积。
如图1和图3所示，LNA 100还包括在输入端102上的输入电容器132和在输出端104上的输出电容器134。电容器132和134用来有选择地允许感兴趣频率的信号传输通过LNA 100的输入端102和输出端104。
根据本发明不同实施方式的LNA 100的设计相对于其他可比的传统LNA提高了LNA 100的NF。在不损害大信号性能和LNA的增益的情况下，LNA 100的NF提高大约为最小NF降低的0.2dB。考虑到典型LNA的NF大约为0.7dB量级，这种提高是相当可观的。
参考图4的过程流程图描述根据本发明实施方式的放大输入信号的方法。在框402中，提供输出晶体管和连接到该输出晶体管的控制接头的偏压电路。作为示例，输出晶体管可以是n沟道FET。接下来，在框404中，在偏压电路和输出晶体管之间提供具有电感和电容的高阻抗电子元件。高阻抗电子元件提供偏压电路和输出晶体管之间的噪声隔离以减少引入到输出晶体管中的噪声量。接下来，在框406中，在输出晶体管的控制接头处接收输入信号。接下来，在框408中，使用输出晶体管来放大接收到的输入信号以产生输出信号。
尽管已描述并图示了本发明的具体实施方式，但是本发明不是要受限于所描述和图示的各部分的特定形式和布置。本发明的范围应由所附权利要求和它们的等同物定义。

Claims (13)

1.一种低噪声放大器，包括：
接收输入信号的输入端；
输出输出信号的输出端，所述输出信号是所述输入信号放大后的信号；
连接在第一电压接头和第二电压接头之间的偏压电路；
连接在所述第一电压接头和所述第二电压接头之间的输出晶体管，所述输出端连接到所述输出晶体管；
连接在所述偏压电路和所述输出晶体管的控制接头之间的偏压信号路径，所述输入端连接到所述偏压信号路径；和
位于所述偏压电路和所述输出晶体管之间的所述偏压信号路径中的具有电感和电容的高阻抗电子元件，所述高阻抗电子元件提供所述偏压电路和所述输入端之间的噪声隔离，以减少所述输出信号中的噪声，其中，所述高阻抗电子元件包括在所述偏压信号路径中并联的电感器和电容器或者所述偏压信号路径中的接地传输线。
2.如权利要求1所述的低噪声放大器，其中，所述输出晶体管是n沟道场效应晶体管。
3.如权利要求1所述的低噪声放大器，还包括在所述偏压信号路径中与所述高阻抗电子元件串联的电阻器。
4.如权利要求1所述的低噪声放大器，还包括串联在所述偏压信号路径中的一个节点和所述第二电压接头之间的电感器和电容器，所述偏压电路在所述节点处提供参考电压。
5.如权利要求1所述的低噪声放大器，其中，所述偏压电路包括串联在所述第一电压接头和所述第二电压接头之间的电阻器和晶体管。
6.如权利要求1所述的低噪声放大器，还包括连接在所述偏压信号路径中的一个节点和所述第二电压接头之间的电容器，所述偏压电路在所述节点处提供参考电压。
7.一种用于放大输入信号的方法，所述方法包括：
提供输出晶体管和连接到所述输出晶体管的控制接头的偏压电路，所述偏压电路包括串联在第一电压接头和第二电压接头之间的电阻器和晶体管；
提供位于连接在所述偏压电路的所述晶体管的控制接头和所述输出晶体管的控制接头之间的偏压信号路径中的高阻抗电子元件，所述高阻抗电子元件提供所述偏压电路和所述输出晶体管之间的噪声隔离，以减少引入到所述输出晶体管中的噪声，其中，所述高阻抗电子元件包括在所述偏压信号路径中并联的电感器和电容器或者所述偏压信号路径中的接地传输线；
在所述输出晶体管的所述控制接头处接收所述输入信号；以及
使用所述输出晶体管放大所述输入信号以产生输出信号。
8.如权利要求7所述的方法，还包括提供串联在偏压信号路径中的一个节点和电压接头之间的电感器和电容器，所述偏压信号路径连接到所述偏压电路和所述输出晶体管，所述偏压电路在所述节点处提供参考电压。
9.一种低噪声放大器，包括：
接收输入信号的输入端；
输出输出信号的输出端，所述输出信号是所述输入信号放大后的信号；
连接在第一电压接头和第二电压接头之间的偏压电路，所述偏压电路包括串联的电阻器和晶体管；
连接在所述第一电压接头和所述第二电压接头之间的输出晶体管，所述输出端连接到所述输出晶体管；
连接在所述晶体管的控制接头和所述输出晶体管的控制接头之间的偏压信号路径，所述输入端连接到所述偏压信号路径；和
位于所述偏压电路和所述输入端之间的所述偏压信号路径中的高阻抗电子元件，所述高阻抗电子元件提供所述偏压电路和所述输入端之间的噪声隔离，以减少所述输出信号中的噪声，其中，所述高阻抗电子元件包括在所述偏压信号路径中并联的电感器和电容器或者所述偏压信号路径中的接地传输线。
10.如权利要求9所述的低噪声放大器，其中，所述输出晶体管是n沟道场效应晶体管。
11.如权利要求9所述的低噪声放大器，还包括在所述偏压信号路径中与所述高阻抗电子元件串联的电阻器。
12.如权利要求9所述的低噪声放大器，还包括串联在所述偏压信号路径中的一个节点和所述第二电压接头之间的电感器和电容器，所述偏压电路在所述节点处提供参考电压。
13.如权利要求11所述的低噪声放大器，还包括连接在所述偏压信号路径中的一个节点和所述第二电压接头之间的电容器，所述偏压电路在所述节点处提供参考电压。
CN2005100873973A 2004-10-28 2005-07-29 低噪声放大器及放大输入信号的方法 Expired - Fee Related CN1767374B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/975,758 2004-10-28
US10/975,758 US7098739B2 (en) 2004-10-28 2004-10-28 Low noise amplifier with low noise, high isolation bias circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1767374A CN1767374A (zh) 2006-05-03
CN1767374B true CN1767374B (zh) 2010-04-21

Family

ID=36261125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2005100873973A Expired - Fee Related CN1767374B (zh) 2004-10-28 2005-07-29 低噪声放大器及放大输入信号的方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7098739B2 (zh)
CN (1) CN1767374B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105337583A (zh) * 2014-08-01 2016-02-17 博通集成电路（上海）有限公司 功率放大器及其功率放大方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7489191B2 (en) * 2007-06-08 2009-02-10 General Electric Company Circuit and method for reducing bias noise in amplifier circuits
US7893791B2 (en) 2008-10-22 2011-02-22 The Boeing Company Gallium nitride switch methodology
KR101871811B1 (ko) 2012-09-18 2018-06-28 한국전자통신연구원 잡음 필터를 사용한 ｍｅｍｓ 마이크로폰
CN102946231B (zh) * 2012-12-06 2018-01-02 上海集成电路研发中心有限公司 一种低噪声放大器及其制造方法
US9444410B1 (en) 2015-05-19 2016-09-13 AltoBeam Inc. Wide-band single-ended-to-differential low-noise amplifier using complementary push-pull structure
US11303248B2 (en) 2017-12-29 2022-04-12 Texas Instruments Incorporated Dynamically biased power amplification

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6326849B1 (en) * 2000-09-28 2001-12-04 Eic Corporation Isolation circuit for use in RF amplifier bias circuit
EP1365503A2 (en) * 2002-05-20 2003-11-26 Alps Electric Co., Ltd. Power amplifier capable of adjusting operating point

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2374477B (en) * 2001-04-09 2004-11-24 Ericsson Telefon Ab L M Low noise amplifiers
US6753734B2 (en) * 2001-06-06 2004-06-22 Anadigics, Inc. Multi-mode amplifier bias circuit
KR100704568B1 (ko) * 2002-08-05 2007-04-06 인티그런트 테크놀로지즈(주) 가변 이득 저잡음 증폭기

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6326849B1 (en) * 2000-09-28 2001-12-04 Eic Corporation Isolation circuit for use in RF amplifier bias circuit
EP1365503A2 (en) * 2002-05-20 2003-11-26 Alps Electric Co., Ltd. Power amplifier capable of adjusting operating point

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105337583A (zh) * 2014-08-01 2016-02-17 博通集成电路（上海）有限公司 功率放大器及其功率放大方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1767374A (zh) 2006-05-03
US20060091959A1 (en) 2006-05-04
US7098739B2 (en) 2006-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7205844B2 (en) Low noise and high gain low noise amplifier
US6556085B2 (en) Low power low noise amplifier
US7193475B2 (en) Single-ended input to differential output low noise amplifier with a cascode topology
US7319364B2 (en) Amplifier circuit having improved linearity and frequency band using multiple gated transistor
CN1767374B (zh) 低噪声放大器及放大输入信号的方法
CN102361435B (zh) 一种可变增益宽带低噪声放大器
EP2624448B1 (en) Low-noise amplifier
US7317351B2 (en) Low noise amplifier
CN100525074C (zh) 动态偏置放大器
CN116131770B (zh) 一种高集成度的高线性低噪声放大器
US7439802B2 (en) Unilateral feedback power amplifier and method for realizing the same
CN111313844A (zh) 一种应用于低噪声放大器芯片的自适应偏置电路
CN112202408A (zh) 一种GaN工艺的共源共栅射频放大器
US20050280467A1 (en) Monolithic CMOS differential LNA with enhanced linearity
CN108832903A (zh) 低噪声放大器芯片及前端放大模块、射频接收装置
US20040124922A1 (en) Common gate with resistive feed-through low noise amplifier
CN102122921A (zh) 射频低噪声放大器
US7301403B2 (en) Low noise amplifier with switch gain control
CN218633923U (zh) 射频接收模组旁路模式下的无源电路及射频接收模组
EP1961124B1 (en) Low noise amplifier
US7368995B2 (en) Power amplifier with active bias circuit
US7944308B2 (en) Amplifier circuit and the controlling method thereof
WO2007008042A1 (en) Cascode low-noise amplifier
US20080297262A1 (en) Increased gain high-frequency amplifier
WO2006095416A1 (ja) 減衰器を備えた高周波増幅器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20061201

Address after: Singapore Singapore

Applicant after: Annwa hi tech wireless IP (Singapore) Pte Ltd

Address before: Singapore Singapore

Applicant before: Avago Technologies General IP (Singapore) Pte. Ltd.

C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100421

Termination date: 20130729