CN203057075U

CN203057075U - 低噪声放大器

Info

Publication number: CN203057075U
Application number: CN 201220657824
Authority: CN
Inventors: 刘宇华
Original assignee: LUODA SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Dafa Technology Co ltd
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2022-12-04

Abstract

本实用新型提供一种低噪声放大器，包括一对叠接晶体管，其接收一射频信号以放大产生一输出信号且通过一电感器连接一调整节点，调整节点另连接一电阻器及一低压降稳压器，一供电电源经由电阻器供电以在调整节点上形成一工作电压，当供电电源不足而导致调整节点上的工作电压等于或小于低压降稳压器所接收的一参考电压时，低压降稳压器将输出供电电流至调整节点以拉升工作电压的电位，如此，本实用新型不仅可通过电阻器限制输出信号的电压振幅，避免叠接晶体管过载，且利用低压降稳压器协助供电，以提供足够的工作电压驱使低噪声放大器正常运作。

Description

低噪声放大器

技术领域

本实用新型涉及一种低噪声放大器，特别是涉及一种叠接式的低噪声放大器。

背景技术

由于通信电子产品的普及化，消费性电子产品多被要求须具有无线通信的功能。由于发射功率的限制，通信电子产品接收端所接收到的无线信号往往十分微弱。此时，通信电子产品常利用一低噪声放大器（Low Noise Amplifier；LNA）来放大所接收到的无线射频（Radio Frequency；RF）信号，之后再传送到射频系统的处理电路进行信号的后续处理。

请参阅图1，为现有低噪声放大器的电路结构示意图。如图所示，现有低噪声放大器100包括一第一晶体管11、一第二晶体管12、一电感器13及一电阻器14。

其中，第二晶体管12叠接于第一晶体管11之上。第一晶体管11的栅极端用以接收一射频信号S_RF，漏极端与第二晶体管12的源极端连接，而源极端接地。第二晶体管12的栅极端用以接收一偏压V_bias，漏极端连接电感器13的一端。再者，电感器13的另一端将同时与电阻器14及一接地电容15连接。

当低噪声放大器100进行运作时，一供电电源V_CC经由电阻器14产生供电电流，此供电电流流向叠接的晶体管11、12，以驱使该叠接的晶体管11、12对于射频信号S_RF放大处理，而在第二晶体管12的漏极端放大产生一输出信号S_OUT。

然而，当低噪声放大器100所接收的射频信号S_RF为一高功率信号时，叠接晶体管11、12所通过的供电电流将会相对地变大，以致低噪声放大器100放大产生的输出信号S_OUT的电压振幅（voltage swing）也会跟着变大。则，此较大电压振幅（voltage swing）的输出信号S_OUT也可能超出第二晶体管12可容许的操作范围，例如：输出信号S_OUT的电压振幅超出第二晶体管12的VDS、VGS或VGD可以操作的电压范围，而造成第二晶体管12过载（overstress）的情况。

在此，借由增设该电阻器14，电阻器14与接地电容15所形成的RC电路将可以压低该输出信号S_OUT的电压振幅，以限制输出信号S_OUT的电压振幅不要超出第二晶体管12可容许的电压操作范围，避免第二晶体管12产生过载。

增设该电阻器14虽可使得低噪声放大器100限制输出信号S_OUT的电压振幅（voltage swing）不要超出第二晶体管12可以正常运作的工作范围。但，当供电电源V_CC处在一较低的电位时，由于电阻器14本身会产生压降的因素，电阻器14与接地电容15的连接处101所形成的工作电压V₁=V_CC－I×R更容易处在更低的电位，导致无法提供足够的工作电压V₁驱使叠接晶体管11、12动作，而使低噪声放大器100特性变差。

实用新型内容

本实用新型的一目的，在于提供一种低噪声放大器，其可对于接收的射频信号进行放大处理以产生一输出信号，并借由一电阻器的设置以限制输出信号的电压振幅，避免低噪声放大器中的晶体管产生过载的情况，再者，当供电电源不足时，进一步利用一低压降稳压器协助供电，以提供足够的工作电压驱使低噪声放大器正常运作，并且此供电方式可使放大器在较大的工作电压区域操作，以及因为使用较高频元件取得较好的特性，又可有元件耐压保护。

为达成上述目的，本实用新型提供一种低噪声放大器，包括：一对叠接晶体管，包括：一第一晶体管，其栅极端接收一射频信号，源极端接地；及一第二晶体管，其栅极端接收一偏压，源极端连接第一晶体管的漏极端，漏极端产生一输出信号且通过一电感器连接至一调整节点，其中调整节点上形成有一工作电压；一电阻器，连接于一供电电源与调整节点之间；及一低压降稳压器，接收一参考电压，连接调整节点，当工作电压等于或小于参考电压时，低压降稳压器输出供电电流至调整节点以拉升工作电压的电位。

本实用新型一实施例中，其中低压降稳压器包括：一第三晶体管，其漏极端连接调整节点，源极端连接供电电源；及一运算放大器，其输出端连接第三晶体管的栅极端，正输入端连接调整节点，而负输入端连接参考电压。

本实用新型一实施例中，其中低压降稳压器包括：一第三晶体管，其漏极端连接供电电源，源极端连接调整节点；及一运算放大器，其输出端连接第三晶体管的栅极端，负输入端连接调整节点，而正输入端连接参考电压。

本实用新型一实施例中，其中当工作电压高于参考电压时，运算放大器控制第三晶体管运作在截止区，当工作电压等于参考电压时，运算放大器控制第三晶体管运作在饱和区，当工作电压远低于参考电压时，运算放大器控制第三晶体管运作在三极区。

本实用新型一实施例中，其中第一晶体管及第二晶体管为NMOS晶体管，第三晶体管为PMOS或NMOS晶体管。

本实用新型一实施例中，其中调整节点上连接一接地电容。

附图说明

图1为现有低噪声放大器的电路结构示意图；

图2为本实用新型低噪声放大器一较佳实施例的电路结构示意图；

图3为本实用新型低噪声放大器又一实施例的电路结构示意图。

附图标记

100：低噪声放大器 11：第一晶体管

12：第二晶体管 13：电感器

14：电阻器 15：接地电容

200：低噪声放大器 201：调整节点

21：第一晶体管 22：第二晶体管

23：电感器 24：电阻器

25：接地电容 26：低压降稳压器

261：运算放大器 262：第三晶体管

具体实施方式

请参阅图2，为本实用新型低噪声放大器一较佳实施例的电路结构示意图。如图所示，本实用新型低噪声放大器200包括一第一晶体管21、一第二晶体管22、一电感器23、一电阻器24及一低压降稳压器（Low DropoutRegulator；LDO）26。

其中，第二晶体管22叠接于第一晶体管21之上，第一晶体管21及第二晶体管22分别选择为一NMOS晶体管。第一晶体管21的栅极端用以接收一射频信号S_RF，漏极端与第二晶体管22的源极端连接，而源极端接地。第二晶体管22的栅极端用以接收一偏压V_bias，漏极端通过电感器23连接至一调整节点201，此调整节点201上将形成有一工作电压V₁。电阻器24连接于一供电电源V_CC与调整节点201之间。而，低压降稳压器26接收一参考电压V_ref，并连接至调整节点201以接收工作电压V₁。在本实用新型实施例中，参考电压V_ref设定为叠接晶体管21、22可正常操作的标准电压为较佳者。此外，调整节点201上连接一接地电容25，该接地电容25作为低压降稳压器26及低噪声放大器200的稳压与旁路电容。

低噪声放大器200实际运作时，供电电源V_CC经由电阻器24及/或低压降稳压器26产生供电电流。此供电电流将从调整节点201流向叠接的第一晶体管21及第二晶体管22，以驱使该叠接的第一晶体管21及第二晶体管22对于射频信号S_RF放大处理，而在第二晶体管22的漏极端放大产生一输出信号S_OUT。

再者，若低噪声放大器200接收一高功率的射频信号S_RF时，将会让叠接晶体管21、22所流过的供电电流相对地变大，以致低噪声放大器200放大产生的输出信号S_OUT的电压振幅（voltage swing）也会跟着变大。在此，借由电阻器24的设置，电阻器24与接地电容25所形成的RC电路将可压低调整节点201上的工作电压V₁，并进一步使得输出信号S_OUT的电压振幅（voltageswing）变小，以限制输出信号S_OUT的电压振幅不要超出第二晶体管22可容许的电压操作范围，避免第二晶体管22产生过载的情况。

本实用新型低压降稳压器26将根据于工作电压V₁的大小以决定是否输出供电电流至调整节点201。当供电电源V_CC处在一较高的电位，使工作电压V₁（V₁=V_CC－I×R）高于低压降稳压器26所接收的参考电压V_ref，低压降稳压器26不会输出任何的供电电流至调整节点201，流向叠接晶体管21、22的供电电流皆由电阻器24所产生。相对地，当供电电源V_CC处在一较低的电位，使工作电压V₁等于或低于低压降稳压器26所接收的参考电压V_ref，则低压降稳压器26将输出供电电流至调整节点201以拉升工作电压V₁的电位，流向叠接晶体管21、22的供电电流将由电阻器24及低压降稳压器26所产生。

接续，详细内容如下所述：本实用新型低压降稳压器26主要包括有一运算放大器261及一第三晶体管262。第三晶体管262为一PMOS晶体管，其漏极端连接调整节点201，源极端连接供电电压V_CC。运算放大器261的输出端连接第三晶体管262的栅极端，正输入端连接调整节点201，而负输入端连接参考电压V_ref。

当供电电源V_CC处在一较高电位而使工作电压V₁高于参考电压V_ref时，运算放大器261控制第三晶体管262运作在截止区（cut-off region），第三晶体管262不会输出任何的供电电流至调整节点201，此时只靠电阻器24所产生的供电电流就足以驱使叠接晶体管21、22进行运作。又，当供电电源V_CC处在一较低电位而使工作电压V₁等于参考电压V_ref时，运算放大器261控制第三晶体管262运作在饱和区（saturation region），第三晶体管262将输出一些供电电流至调整节点201，此时由电阻器24及第三晶体管262共同产生的供电电流将驱使叠接晶体管21、22进行运作。进一步，当供电电源V_CC处在一更低电位而使工作电压V₁小于参考电压V_ref时，运算放大器261控制第三晶体管262运作在三极区（triode region），第三晶体管262将输出更多供电电流至调整节点201，以进一步协助电阻器24提供足够的供电电流驱使叠接晶体管21、22正常运作。

又，如图3所示，在本实用新型又一实施例的低压降稳压器26中，其第三晶体管262另选择为一NMOS晶体管。第三晶体管262的漏极端连接供电电压V_CC，源极端连接调整节点201。运算放大器261的输出端连接第三晶体管262的栅极端，负输入端连接调整节点201，而正输入端连接参考电压V_ref。于是，综合上述，本实用新型低噪声放大器200不仅可对于射频信号S_RF放大处理以产生一输出信号S_OUT，并借由电阻器24的设置以限制输出信号S_OUT的电压振幅，以避免第二晶体管22产生过载的情况，再者，当供电电源V_CC不足时，进一步利用低压降稳压器26协助供电，以提供足够的工作电压V₁驱使低噪声放大器200正常运作。

以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型权利要求书所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。

Claims

1.一种低噪声放大器，其特征在于，包括：

一对叠接晶体管，包括：

一第一晶体管，其栅极端接收一射频信号，源极端接地；及

一第二晶体管，其栅极端接收一偏压，源极端连接第一晶体管的漏极端，漏极端产生一输出信号且通过一电感器连接至一调整节点，其中调整节点上形成有一工作电压；

一电阻器，连接于一供电电源与调整节点之间；及

一低压降稳压器，接收一参考电压，连接调整节点，当工作电压等于或小于参考电压时，低压降稳压器输出供电电流至调整节点以拉升工作电压的电位。

2.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，该低压降稳压器包括：

一第三晶体管，其漏极端连接该调整节点，源极端连接该供电电源；及

一运算放大器，其输出端连接第三晶体管的栅极端，正输入端连接该调整节点，而负输入端连接该参考电压。

3.根据权利要求2所述的低噪声放大器，其特征在于，当该工作电压高于该参考电压时，该运算放大器控制该第三晶体管运作在截止区，当该工作电压等于该参考电压时，该运算放大器控制该第三晶体管运作在饱和区，当该工作电压远低于该参考电压时，该运算放大器控制该第三晶体管运作在三极区。

4.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，该低压降稳压器包括：

一第三晶体管，其漏极端连接该供电电源，源极端连接该调整节点；及

一运算放大器，其输出端连接第三晶体管的栅极端，负输入端连接该调整节点，而正输入端连接该参考电压。

5.根据权利要求4所述的低噪声放大器，其特征在于，当该工作电压高于该参考电压时，该运算放大器控制该第三晶体管运作在截止区，当该工作电压等于该参考电压时，该运算放大器控制该第三晶体管运作在饱和区，当该工作电压远低于该参考电压时，该运算放大器控制该第三晶体管运作在三极区。

6.根据权利要求2、3、4或5所述的低噪声放大器，其特征在于，该第一晶体管及该第二晶体管为NMOS晶体管，该第三晶体管为PMOS或NMOS晶体管。

7.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，该调整节点上连接一接地电容。