CN203313125U - 一种超宽带低噪声放大器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种超宽带低噪声放大器，由匹配级、放大级、负载级依次连接组成，其中放大级由四个MOS管和两个反馈电路组成，放大级为四端口网络，两个输入端，两个输出端；其中第一输入端连接第一MOS管的栅极，第一输出端接第二MOS管的漏极，第一MOS管的栅极与第二MOS管的漏极之间连接第一反馈电路；第二输入端接第三MOS管的栅极，第二输出端接第四MOS管的漏极，第三MOS管的栅极与第四MOS管的漏极之间连接第二反馈电路；两个共源MOS管即第一MOS管、第三MOS管的漏端分别接两个共栅MOS管即第二MOS管、第四MOS管的源端。本实用新型结构简单、能耗低，能满足超宽带通信系统在全频段内的功能要求。

Description

一种超宽带低噪声放大器
技术领域
本实用新型属于射频集成电路设计技术领域，特别是应用于超宽带通信系统的一种超宽带低噪声放大器。 
背景技术
目前，超宽带通信主要有两种方式，一种是基带窄脉冲形式，通过PPM等方式携带信息；另一种是带通调制载波形式，通过MB-OFDM，DS-UWB等调制方式携带信息。在这两种方案的通信系统中，接收机都使用了宽带低噪声放大器(LNA)模块。 
传统的CMOS宽带LNA的实现方式通常采用分布式和电阻并联负反馈结构。 
下面分析这两种结构的特点。 
(1)分布式放大器：此种放大器能提供很好的输入匹配，提供宽频范围内比较平坦的增益，以及较高的三阶交调点IIP3。但因为需要高Q值的传输线，这就使得芯片面积加大，不利于降低成本；另外，由于CMOS晶体管的增益特性，分布式放大器不能达到很高的增益，其平均增益大约8dB左右。这在某些应用场合对接收UWB信号是不够的。而且分布式放大器也消耗过多的直流功耗，也不符合低功耗UWB系统的要求。 
(2)电阻并联负反馈放大器：此种放大器能提供宽带输入匹配，通过反馈来降低噪声系数。但是由于CMOS晶体管的低跨导，导致要消耗大的功耗去达到较高的单级环路增益，也无法适应低功耗UWB系统的要求。而如采用多级放大来提高增益，则可能会引起稳定性问题。 
在现有的UWB LNA技术，主要分为两种拓扑结构。 
一种是采用一级放大结构，有两种方式。第一种方式是单端共源共栅并利用联峰化技术扩展带宽和提高增益，其电路的优点是在超宽带频段的低频段3.1GHz-5.2GHz增益能达到10dB左右，噪声系数在4dB左右，同时功耗也比较小，芯片面积较小，缺点是在高频段，该拓扑结构很难实现高增益与低噪声系数的相互折中；第二种方式是差分共源共栅 结构，利用负反馈技术来展宽带宽提高增益，其电路的优点是在超宽带频段的低频段3.1GHz-5.2GHz增益平坦度小于1dB，最小噪声系数在3.5dB，功耗14.4mW；缺点增益小于10dB且在高频段，该拓扑结构很难实现高增益。 
另一种采用两级结构，两极结构有两种方式。第一种方式是第一级用共栅结构来扩展带宽，第二级用共源共栅结构来提高增益其电路拓扑结构简单，增益也高于10dB，输入输出匹配较好，增益平坦度也较低，缺点是噪声系数相对比较大；第二种方式是两级都用共源共栅结构，利用负反馈技术来展宽带宽提高增益其优点是增益能达到很高，增益平坦度很低，噪声系数也较小，缺点是功耗很大。 
所以如何设计一种宽带低噪声放大器，使噪声系数、增益、输入输出匹配的技术指标都有一定程度的提高，成为一个重要的开发课题。 
在2006年9月13日公开的实用新型专利申请CN1832335A披露了一种CMOS超宽带低噪声放大器，其放大电路采用差分共源共栅放大结构由两个PMOS管和四个NMOS组成，在超宽带频段的低频段3.1GHz-5.2GHz有着较高的增益和较低的噪声系数，但使用了两个PMOS管分流，必然使系统功耗增加，对于UWB系统来说，这无法满足系统低功耗的要求；同时其工作频段为低频段3.1GHz-5.2GHz，在高频段无法达到系统高增益和低噪声系数的要求。 
实用新型内容
技术问题：本实用新型的目的在于：针对以上现有技术存在的缺点，设计一种在UWB的全频段内(3.1-10.6GHz)具有较好增益，噪声系数，输入输出匹配，功耗性能指标的超宽带低噪声放大器集成电路。 
技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下： 
一种超宽带低噪声放大器，由匹配级、放大级、负载级依次连接组成，所述放大级由四个MOS管和两个反馈电路组成，放大级为四端口网络，两个输入端，两个输出端；其中，第一输入端连接第一管的栅极，第一输出端接第二MOS管的漏极，第一MOS管的栅极与第二MOS管的漏极之间连接第一反馈电路；第二输入端接第三MOS管的栅极，第二输出端接第四MOS管的漏极，第三MOS管的栅极与第四MOS管的漏极之间连接第二反馈电路；两个共源MOS管即第一MOS管、第三 MOS管的漏端分别接两个共栅MOS管即第二MOS管、第四MOS管的源端。 
所述第一反馈电路由第一反馈电阻、第一反馈电容、第一反馈电感串联组成；第二反馈电路由第二反馈电阻、第二反馈电容、第二反馈电感串联组成。 
有益效果：本实用新型放大级由四个MOS管和两个反馈电路组成，结构简单、能耗低，并且在UWB全频段内(3.1-10.6GHz)都具有较好的增益，噪声系数，输入输出匹配，功耗性能指标。 
附图说明
下面结合附图对本实用新型具体实施方式进行详细说明。 
图1：宽带LNA结构图； 
图2：匹配级电路图； 
图3：放大级电路图； 
图4：本实用新型超宽带低噪声放大器整体电路图； 
具体实施方式
如图1所示，一种超宽带低噪声放大器，由匹配级1、放大级2、负载级3依次连接组成。 
如图3所示，放大级2由四个MOS管和两个反馈电路组成，放大级2为四端口网络，两个输入端，两个输出端；其中，第一输入端Vim连接第一MOS管M1的栅极，第一输出端Vom接第二MOS管M2的漏极，第一MOS管M1的栅极与第二MOS管M2的漏极之间连接第一反馈电路；第二输入端Vip接第三MOS管M3的栅极，第二输出端Vop接第四MOS管M4的漏极，第三MOS管M3的栅极与第四MOS管M4的漏极之间连接第二反馈电路；两个共源MOS管即第一MOS管M1、第三MOS管M3的漏端分别接两个共栅MOS管即第二MOS管M2、第四MOS管M4的源端。 
第一反馈电路由第一反馈电阻Rf1、第一反馈电容Cf1、第一反馈电感Lf1依次串联组成；第二反馈电路由第二反馈电阻Rf2、第二反馈电容Cf2、第二反馈电感Lf2依次串联组成。第一、第二反馈电阻Rf1、Rf2用来 控制反馈到栅极的反馈量。第一、第二隔直电容Cf1、Cf2用来减小直流功耗，同时使交流信号反馈到栅极。第一、第二反馈电感Lf1、Lf2的作用是在放大器的高频段呈现一个很高的电抗，不允许电路在高频段有降低增益的负反馈。通过降低高频段的负反馈来扩展带宽，同时也提高了LNA在高频段的增益。 
如图2所示，所述匹配级1为一个LC带通滤波器，用于展宽频带用。 
如图4所示，所述负载级3为电感电阻串联电路，构成并联峰化负载，形成了一个零点，扩展了电路的带宽，同时运用并联峰化负载也补偿了电路的高频增益，提高了电路在整个工作带宽的增益平坦度。 
同时为了测试的目的，输出端由4个MOS管构成源级跟随器，用来驱动50Ω的负载终端。 
下面给出一个具体实现的例子。 
相关的电路元件参数如下： 
L11＝L12＝1.7nH，C1＝55fF，L2＝4.85nH，C21＝C22＝900fF； 
Rf1＝Rf2＝1KΩ，Lf1＝Lf2＝308pH，Cf1＝Cf2＝80.5fF； 
RL1＝RL2＝85Ω，LL1＝LL2＝3.57nH； 
WM1＝WM3＝110μm，WM2＝WM4＝70μm； 
WM5＝WM7＝40μm，WM6＝WM8＝75μm。 
所有MOS器件的长度为0.18μm，电路工作电压Vdd为1.8V，主体电路电流消耗10mA，源级跟随器电流消耗4mA，总功耗为25.2mW。 

Claims (2)

1.一种超宽带低噪声放大器，由匹配级(1)、放大级(2)、负载级(3)依次连接组成，其特征在于所述放大级(2)由四个MOS管和两个反馈电路组成，放大级(2)为四端口网络，两个输入端，两个输出端；其中，第一输入端(Vim)连接第一MOS管(M1)的栅极，第一输出端(Vom)接第二MOS管(M2)的漏极，第一MOS管(M1)的栅极与第二MOS管(M2)的漏极之间连接第一反馈电路；第二输入端(Vip)接第三MOS管(M3)的栅极，第二输出端(Vop)接第四MOS管(M4)的漏极，第三MOS管(M3)的栅极与第四MOS管(M4)的漏极之间连接第二反馈电路；两个共源MOS管即第一MOS管(M1)、第三MOS管(M3)的漏端分别接两个共栅MOS管即第二MOS管(M2)、第四MOS管(M4)的源端。
2.如权利要求1所述的一种超宽带低噪声放大器集成电路，其特征在于所述第一反馈电路由第一反馈电阻(Rf1)、第一反馈电容(Cf1)、第一反馈电感(Lf1)串联组成；第二反馈电路由第二反馈电阻(Rf2)、第二反馈电容(Cf2)、第二反馈电感(Lf2)串联组成。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103066924A (zh) * 2011-10-20 2013-04-24 苏州微体电子科技有限公司 超宽带低噪声放大器
CN103684280A (zh) * 2013-12-12 2014-03-26 复旦大学 0-10m宽频带放大器
CN104660185A (zh) * 2015-02-01 2015-05-27 北京工业大学 一种低功耗超宽带低噪声放大器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103066924A (zh) * 2011-10-20 2013-04-24 苏州微体电子科技有限公司 超宽带低噪声放大器
CN103684280A (zh) * 2013-12-12 2014-03-26 复旦大学 0-10m宽频带放大器
CN103684280B (zh) * 2013-12-12 2016-08-17 复旦大学 0-10m宽频带放大器
CN104660185A (zh) * 2015-02-01 2015-05-27 北京工业大学 一种低功耗超宽带低噪声放大器
CN104660185B (zh) * 2015-02-01 2017-07-14 北京工业大学 一种低功耗超宽带低噪声放大器

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