CN205566238U - 一种高增益自偏置无电感的低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高增益自偏置无电感的低噪声放大器，它包括一个由共源放大级和源跟随器负载级组成的低噪声放大器电路，以及一个由直流偏置电阻和前馈电容组成的自偏置前馈网络。本实用新型利用了增益增强技术，基于传统的低噪声放大器，在维持低功耗不变的情况下实现噪声的降低，从而提高芯片的灵敏度。同时，由于本实用新型的一种高增益自偏置无电感的低噪声放大器选用了自偏置结构并且采用了无电感设计，在简化了电路的设计的同时减小了版图面积，从而降低了芯片的成本。

Description

一种高增益自偏置无电感的低噪声放大器

技术领域

本实用新型涉及低噪声放大器技术领域，具体是一种高增益自偏置无电感的低噪声放大器。

背景技术

接收机电路是接收处理射频信号的关键电路，其广泛应用于无线通讯，卫星导航等领域。接收机芯片的低功耗，高灵敏度和小型化是工业界和学术界研究发展的方向，而低噪声放大器作为接收机链路的第一级电路，承担了重要的作用，低噪声放大器对输入小信号进行放大来克服接收机链路后续电路产生的噪声，是直接影响接收机通道灵敏度的重要电路。低噪声放大器的噪声可以通过增大电流来降低，但接收机芯片的低功耗是必须要实现的，因此在维持低功耗不变的情况下，降低噪声，简化结构并且减小版图面积，是低噪声放大器的一个发展方向。

传统的低噪声放大器，可以有效的实现在引入较低噪声的情况下，对输入信号进行放大处理。但对于高灵敏度的应用来说，在维持低功耗不变的情况下，需要最大限度地降低放大处理过程中引入的噪声。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高增益自偏置无电感的低噪声放大器，目的是基于传统低噪声放大器，在保持功耗不变的情况下，降低噪声，简化电路结构并且减小版图面积，从而提高芯片的灵敏度并降低芯片的成本。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种高增益自偏置无电感的低噪声放大器，所述低噪声放大器的输入信号为V_IN,输出信号为V_out；所述低噪声放大器包括第一电容C₁、第二电容C₂、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第一P型晶体管MP₁、第一N型晶体管MN₁，其中：

第一电容C₁的正输入端与负输入端分别同输入信号V_IN与第一N型晶体管MN₁的栅极相连；

第二电容C₂的正输入端与负输入端分别同输入信号V_IN与第一P型晶体管MP₁的栅极相连；

第一电阻R₁的正输入端与负输入端分别同第一N型晶体管MN₁的栅极与直流偏置电压V_B相连；

第二电阻R₂的正输入端与负输入端分别同第一P型晶体管MP₁的栅极与输出信号V_out相连；

第三电阻R₃的正输入端与负输入端分别同第一P型晶体管MP₁的栅极与地相连；

第一N型晶体管MN₁的源极与地相连，第一P型晶体管MP₁的源极与电源相连，第一N型晶体管MN₁的漏极与第一P型晶体管MP₁的漏极均同输出信号V_out相连。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型的高增益自偏置无电感的低噪声放大器在保持功耗不变的情况下，通过增益增强技术，实现了较低的噪声系数。

(2)本实用新型的高增益自偏置无电感的低噪声放大器，通过电阻分压网络实现自偏置，从而简化了电路结构。

(3)本实用新型的高增益自偏置无电感的低噪声放大器省去了电感负载，从而有效减小版图的面积。

附图说明

图1是实用新型的低噪声放大器电路图；

图2是实用新型的低噪声放大器的噪声系数波特图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型的一种高增益自偏置无电感的低噪声放大器包括一个由共源放大级和源跟随器负载级组成的低噪声放大器电路，以及一个由直流偏置电阻和前馈电容组成的自偏置前馈网络。

具体的，如图1所示，低噪声放大器的输入信号为V_IN,输出信号为V_out；所述低噪声放大器包括第一电容C₁、第二电容C₂、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第一P型晶体管MP₁、第一N型晶体管MN₁，其中：第一电容C₁的正输入端与负输入端分别同输入信号V_IN与第一N型晶体管MN₁的栅极相连；第二电容C₂的正输入端与负输入端分别同输入信号V_IN与第一P型晶体管MP₁的栅极相连；第一电阻R₁的正输入端与负输入端分别同第一N型晶体管MN₁的栅极与直流偏置电压V_B相连；第二电阻R₂的正输入端与负输入端分别同第一P型晶体管MP₁的栅极与输出信号V_out相连；第三电阻R₃的正输入端与负输入端分别同第一P型晶体管MP₁的栅极与地相连；第一N型晶体管MN₁的源极与地相连，第一P型晶体管MP₁的源极与电源相连，第一N型晶体管MN₁的漏极与第一P型晶体管MP₁的漏极均同输出信号V_out相连。

原理分析：

增益的增强是通过第一P型晶体管MP₁与第二电容C₂实现的，传统低噪声放大器，信号只经过第一电容C₁并通过第一N型晶体管MN₁进行放大，增益只有g_m，MN1*(r_on,MN1//r_on,MP1),其中g_m，MN1为第一N型晶体管MN₁的跨导，r_on,MN1为第一N型晶体管MN₁的输出阻抗，r_on,MP1为第一P型晶体管MP₁的输出阻抗；而本实用新型的高增益自偏置无电感的低噪声放大器，信号分别经过第一电容C₁与第二电容C₂，并分别通过第一N型晶体管MN₁与第一P型晶体管MP₁进行放大，增益增加为(g_m,MN1+g_m,MP1)*(r_on,MN1//r_on,MP1),其中g_m，MN1为第一N型晶体管MN₁的跨导，g_m,MP1为第一P型晶体管MP₁的跨导，r_on,MN1为第一N型晶体管MN₁的输出阻抗，r_on,MP1为第一P型晶体管MP₁的输出阻抗；增益的增加直接减小了输入参考噪声，使得低噪声放大器的噪声系数在保持功耗不变的情况下得到改善，改善后的噪声系数波特图如图2所示。

自偏置是通过第二电阻R₂与第三电阻R₃实现的，第二电阻R₂与第三电阻R₃形成的分压网络，将第一P型晶体管MP₁的漏极与栅极的直流电压分别钳制在V_out,DC与(V_out,DC*R₃)/(R₂+R₃),从而实现自偏置，省去外供偏置电压，简化了电路。

以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (1)

1.一种高增益自偏置无电感的低噪声放大器，其特征在于所述低噪声放大器的输入信号为V_IN,输出信号为V_out；所述低噪声放大器包括第一电容C₁、第二电容C₂、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第一P型晶体管MP₁、第一N型晶体管MN₁，其中：

第一电容C₁的正输入端与负输入端分别同输入信号V_IN与第一N型晶体管MN₁的栅极相连；

第二电容C₂的正输入端与负输入端分别同输入信号V_IN与第一P型晶体管MP₁的栅极相连；

第一电阻R₁的正输入端与负输入端分别同第一N型晶体管MN₁的栅极与直流偏置电压V_B相连；

第二电阻R₂的正输入端与负输入端分别同第一P型晶体管MP₁的栅极与输出信号V_out相连；

第三电阻R₃的正输入端与负输入端分别同第一P型晶体管MP₁的栅极与地相连；

第一N型晶体管MN₁的源极与地相连，第一P型晶体管MP₁的源极与电源相连，第一N型晶体管MN₁的漏极与第一P型晶体管MP₁的漏极均同输出信号V_out相连。