KR101326442B1 - Low noise amplifier - Google Patents

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정주영
류혁
김영진
백동현
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 저잡음 증폭기를 개시한다. 본 발명은 제1 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 게이트와 연결되는 제1 코일 및 상기 제1 트랜지스터의 소스에 연결되는 제2 코일을 포함하는 제1 트랜스포머를 구비한 제1 공통 소스부 및 제2 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터의 게이트와 연결되는 커패시터, 상기 제2 트랜지스터의 소스 및 상기 제1 트랜지스터의 드레인과 연결되는 제3 코일 및 상기 커패시터와 연결되는 제4 코일을 포함하는 제2 트랜스포머를 구비한 제2 공통 소스부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따르면, 종래의 공통 게이트 구조를 트랜스 포머를 이용하여 공통 소스 구조로 대체함으로써 전압 이득을 높일 수 있으며, 종래의 공통 소스 구조의 인덕터 구성을 트랜스포머를 이용하여 구성함으로써 저전압 증폭기의 칩 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.The present invention discloses a low noise amplifier. The present invention provides a first common source unit and a second transistor including a first transformer including a first transistor, a first coil connected to a gate of the first transistor, and a second coil connected to a source of the first transistor. And a second transformer including a capacitor connected to a gate of the second transistor, a third coil connected to a source of the second transistor and a drain of the first transistor, and a fourth coil connected to the capacitor. It characterized in that it comprises a common source portion. According to the present invention, according to the present invention, it is possible to increase the voltage gain by replacing the conventional common gate structure with a common source structure using a transformer, and the low voltage by configuring the inductor structure of the conventional common source structure using a transformer The advantage is that the chip size of the amplifier can be reduced.

Description

저잡음 증폭기{LOW NOISE AMPLIFIER}LOW NOISE AMPLIFIER

본 발명의 실시예들은 저잡음 증폭기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트랜스포머를 이용한 저잡음 증폭기에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a low noise amplifier, and more particularly to a low noise amplifier using a transformer.

저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)는 수신기 전체의 잡음 지수를 낮출 목적으로 만들어진 고주파 증폭기로서, 안테나로 들어오는 작은 신호를 적은 노이즈로 큰 증폭을 얻어내는 역할을 한다.Low Noise Amplifiers (LNAs) are high-frequency amplifiers designed to lower the noise figure of the receiver as a whole. The low-noise amplifiers (LNAs) are designed to obtain large amplification with a small noise from small signals coming into the antenna.

저잡음 증폭기는 센서의 특성상 작은 사이즈와 고효율 즉, 작은 전류를 사용해서 오랜 시간을 작동해야 하는 라이프 타임(Life Time)의 극대화가 요구된다.Low-noise amplifiers require small size and high efficiency, ie, maximize the life time of operating a long time using small current.

도 1은 종래 많이 사용되고 있는 저잡음 증폭기의 구조를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 저잡음 증폭기는 밀러 효과(miller effect) 를 줄이기 위해서 CS(Common Source)-CG(Common Gate) 구조를 사용한다. 하지만 공통 게이트(Common Gate) 구조(120)의 트랜지스터의 소스와 공통 소스(Common Source) 구조(110)의 트랜지스터의 드레인의 연결부위에서 발생하는 기생 캐패시터 성분에 의해 노이즈 특성이 저하되는 문제가 있다.1 is a diagram illustrating a structure of a low noise amplifier that is conventionally used. The low noise amplifier shown in FIG. 1 uses a common source (CS) -common gate (CG) structure to reduce the miller effect. However, there is a problem in that noise characteristics are deteriorated by parasitic capacitor components generated at the connection portion between the source of the transistor of the common gate structure 120 and the drain of the transistor of the common source structure 110.

또한, 공통 게이트 구조(120)는 공통 소스 구조(110)에서 얻을 수 있는 이득 보다 효과적이지 못하므로 높은 이득을 얻기 위해 기존에는 더 많은 전류를 사용해서 도 1(b)와 같이 스테이지 수를 증가시키는 방법을 이용하였다.In addition, since the common gate structure 120 is not as effective as the gain obtained from the common source structure 110, in order to obtain high gain, conventionally, more current is used to increase the number of stages as shown in FIG. Method was used.

하지만 높은 전압 이득을 얻기 위해 스테이지 수를 증가시키는 경우 사이즈가 증가되며, 스테이지의 수가 증가될수록 스테이지에 인가되는 전류가 증가하는 문제가 있었다.However, when the number of stages is increased to obtain a high voltage gain, the size increases, and as the number of stages increases, the current applied to the stage increases.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 트랜스포머를 이용한 저잡음 증폭기를 제안하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention proposes a low noise amplifier using a transformer.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the invention will be apparent to those skilled in the art from the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 게이트와 연결되는 제1 코일 및 상기 제1 트랜지스터의 소스에 연결되는 제2 코일을 포함하는 제1 트랜스포머를 구비한 제1 공통 소스부 및 제2 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터의 게이트와 연결되는 커패시터, 상기 제2 트랜지스터의 소스 및 상기 제1 트랜지스터의 드레인과 연결되는 제3 코일 및 상기 커패시터와 연결되는 제4 코일을 포함하는 제2 트랜스포머를 구비한 제2 공통 소스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기가 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, a first transistor, a first coil connected to the gate of the first transistor and a second coil connected to the source of the first transistor A first common source and a second transistor having a first transformer, a capacitor connected to the gate of the second transistor, a third coil connected to the source of the second transistor and the drain of the first transistor and the capacitor A low noise amplifier is provided comprising a second common source portion having a second transformer comprising a fourth coil.

상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 제1 코일 사이에 연결되는 커패시터를 더 포함할 수 있다.The capacitor may further include a capacitor connected between the gate of the first transistor and the first coil.

상기 저잡음 증폭기는 상기 제1 코일과 접지단 사이에 연결되는 커패시터를 더 포함할 수 있다.The low noise amplifier may further include a capacitor connected between the first coil and the ground terminal.

상기 제1 트랜지스터의 게이트를 통해 신호가 입력되며, 상기 제2 트랜지스터의 드레인을 통해 신호가 증폭되어 출력될 수 있다.A signal may be input through the gate of the first transistor, and the signal may be amplified and output through the drain of the second transistor.

여기서, 상기 제2 트랜지스터를 구동 시키기 위해 상기 제2 트랜지스터의 드레인에 전류를 공급하는 전원부를 더 포함하되, 상기 제2 트랜지스터의 드레인에 공급된 전류는 상기 제2 트랜지스터의 드레인으로 입력되어 상기 제2 트랜지스터를 구동 시킬 수 있다.Here, the power supply unit for supplying a current to the drain of the second transistor to drive the second transistor, wherein the current supplied to the drain of the second transistor is input to the drain of the second transistor is the second The transistor can be driven.

본 발명에 따르면, 종래의 공통 게이트 구조를 트랜스 포머를 이용하여 공통 소스 구조로 대체함으로써 전압 이득을 높일 수 있으며, 종래의 공통 소스 구조의 인덕터 구성을 트랜스포머를 이용하여 구성함으로써 저전압 증폭기의 칩 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.
According to the present invention, the voltage gain can be increased by replacing the conventional common gate structure with a common source structure using a transformer, and the chip size of the low voltage amplifier can be increased by configuring the inductor structure of the conventional common source structure using a transformer. There is an advantage to reduce.

도 1은 종래의 저잡음 증폭기의 회로 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저잡음 증폭기의 회로 구성도.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 트랜스포머의 임피던스 매칭 회로 구성도.
도 4는 종래의 공통 게이트 구조 회로 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저잡음 증폭기를 통과한 신호의 전압 이득을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저잡음 증폭기를 통과한 신호의 잡음 지수를 도시한 도면.
1 is a circuit diagram of a conventional low noise amplifier
Figure 2 is a circuit diagram of a low noise amplifier according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of an impedance matching circuit of a first transformer according to an embodiment of the present invention.
4 is a conventional common gate structure circuit configuration diagram.
5 illustrates the voltage gain of a signal passing through a low noise amplifier in accordance with one embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a noise figure of a signal passing through a low noise amplifier according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저잡음 증폭기의 회로 구성도를 도시한 도면이다.2 is a circuit diagram illustrating a low noise amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 저잡음 증폭기(200)는 제1 공통 소스부(210) 제2 공통 소스부(220) 및 전원부(230)를 포함한다.2, a low noise amplifier 200 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a first common source unit 210, a second common source unit 220, and a power supply unit 230.

여기서, 저잡음 증폭기(200)에 입력되는 신호는 제1 공통 소스부(210)를 통해 입력되어 1차 증폭되며, 제2 공통 소스부(220)를 통해 2차 증폭되어 출력된다.Here, the signal input to the low noise amplifier 200 is first amplified through the first common source unit 210 and second amplified and output through the second common source unit 220.

보다 상세하게, 제1 공통 소스부(210)는 제1 트랜지스터(TR1), 제1 코일(TRX1a) 및 제2 코일(TRX1b)을 포함하는 제1 트랜스포머(TX1), 복수의 커패시터(Cin, Cb1)를 포함할 수 있으며, 제2 공통 소스부(220)는 제2 트랜지스터(TR2), 제3 코일(TRX2a) 및 제4 코일(TRX2b)을 포함하는 제2 트랜스포머(TX2), 복수의 커패시터(Cf, Cb2)를 포함할 수 있다.In more detail, the first common source unit 210 includes a first transformer TX1 including a first transistor TR1, a first coil TRX1a, and a second coil TRX1b, and a plurality of capacitors Cin and Cb1. The second common source unit 220 may include a second transformer TX2 and a plurality of capacitors including the second transistor TR2, the third coil TRX2a, and the fourth coil TRX2b. Cf, Cb2).

도 2에서는 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)를 NMOS(n-channel metal oxide semiconductor) 트랜지스터로 도시하였으나, NMOS 트랜지스터 대신에 유사한 기능을 하는 다른 스위치가 사용될 수도 있다. In FIG. 2, the first transistor TR1 and the second transistor TR2 are illustrated as n-channel metal oxide semiconductor (NMOS) transistors, but other switches having similar functions may be used instead of the NMOS transistors.

안테나로부터 들어오는 신호는 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트로 입력되며, 이때 안테나로부터 넘어오는 DC 전압을 블로킹(blocking) 하기 위해 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트에는 제1 DC 블로킹 커패시터(Cin)가 연결될 수 있다.The signal from the antenna is input to the gate of the first transistor TR1. At this time, the first DC blocking capacitor Cin is connected to the gate of the first transistor TR1 to block the DC voltage from the antenna. Can be.

또한 안테나로부터 입력된 신호는 제1 코일(TRX1a)로 입력되고, 제1 코일(TRX1a)로 입력된 신호는 제1 코일(TRX1a)과 제2 코일(TRX1b)간의 상호작용으로 제2 코일로 넘어가며, 이는 제1 트랜지스터(TR1)의 소스로 입력되어 광 대역 밴드를 형성하게 된다.In addition, the signal input from the antenna is input to the first coil TRX1a, and the signal input to the first coil TRX1a is transferred to the second coil by the interaction between the first coil TRX1a and the second coil TRX1b. This is input to the source of the first transistor TR1 to form a wide band band.

이때, 제1 트랜지스터(TR1)에 인가되는 바이어스 전압의 유실을 막기 위해 제1 코일(TRX1a)과 접지 사이에 제2 DC 블로킹 커패시터(Cg)가 연결될 수 있다.In this case, the second DC blocking capacitor Cg may be connected between the first coil TRX1a and the ground to prevent the loss of the bias voltage applied to the first transistor TR1.

제1 트랜지스터(TR1)의 게이트로 입력되는 신호를 최대한 손실 없이 최대 파워로 전송하기 위해 제1 코일(TRX1a)과 제2 코일(TRX1b)간에 입력 매칭이 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 코일(TRX1a)과 제2 코일(TRX1b)간의 입력 매칭은 보통의 RF 소자에 적용되는 50

Figure 112011077995115-pat00001
매칭이 이루어질 수 있다.An input matching is performed between the first coil TRX1a and the second coil TRX1b to transmit the signal input to the gate of the first transistor TR1 at maximum power without loss. According to an embodiment of the present invention, the input matching between the first coil TRX1a and the second coil TRX1b is applied to an ordinary RF device.
Figure 112011077995115-pat00001
Matching can be made.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 트랜스포머의 임피던스 매칭 회로 구성도를 도시한 도면이다.3 is a block diagram illustrating an impedance matching circuit of a first transformer according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제1 공통 소스부(210)는 인덕터(Lg, Ls)로 이루어진 회로로 변환할 수 있으며, 이때 제1 코일(TRX1a)와 제2 코일(TRX2a)간의 상호 인덕턴스의 영향으로 매칭에 사용되는 실제 인덕터(Lg, Ls)의 값보다 작은 인덕턴스의 값을 사용할 수 있다. 따라서, 기존의 저잡음 증폭기보다 더 작은 칩 사이즈를 얻을 수 있다. 또한, 제1 공통 소스부(210)는 2개의 하이패스 구조의 필터가 사용됨으로써 Skirt는 샤프해지지만 넓은 대역폭을 획득할 수 있는 장점이 있다.Referring to FIG. 3, the first common source unit 210 may be converted into a circuit composed of inductors Lg and Ls. In this case, due to the influence of mutual inductance between the first coil TRX1a and the second coil TRX2a. Inductance values smaller than the values of the actual inductors Lg and Ls used for matching may be used. Thus, a smaller chip size can be obtained than conventional low noise amplifiers. In addition, since the first common source unit 210 uses two high pass filters, the skirt becomes sharp, but there is an advantage in that a wide bandwidth can be obtained.

즉, 제1 공통 소스부(210)는 종래의 저잡음 증폭기(100)의 공통 소스 구조(110)가 복수의 인덕터를 이용하여 입력 매칭을 하는 것과는 달리 제1 트랜스포머(TX1)를 이용하여 입력 매칭을 한다. 따라서, 전체 칩의 사이즈에 가장 큰 비중을 차지하는 요소는 수동 소자 중에서도 인덕터이므로 이 인덕터를 트랜스포머로 대체함으로써 전체 칩의 사이즈를 줄일 수 있다.That is, the first common source unit 210 performs input matching using the first transformer TX1, unlike the common source structure 110 of the conventional low noise amplifier 100 performing input matching using a plurality of inductors. do. Therefore, the most important factor in the size of the entire chip is the inductor among the passive elements, so that the size of the entire chip can be reduced by replacing the inductor with a transformer.

제1 트랜지스터(TR1)의 드레인을 통해 1차 증폭되어 출력된 신호는 제2 트랜스포머(TX2)의 제3 코일(TRX2b)로 입력되며, 제3 코일(TRX2b)로 입력된 신호는 제3 코일(TRX2b)와 제4 코일(TRX2a)의 상호작용으로 인해 제4 코일(TRX2a)로 넘어간다. 이때, 제3 코일(TRX2b)에 입력된 신호의 AC 전압이 제2 트랜지스터(TR2)의 소스로 입력되는 것을 방지하기 위해 제2 트랜지스터(TR2)와 제3 코일(TRX2b) 사이에 AC 블로킹 커패시터(Cb)가 연결될 수 있다.The first amplified and output signal through the drain of the first transistor TR1 is input to the third coil TRX2b of the second transformer TX2, and the signal input to the third coil TRX2b is a third coil ( Due to the interaction between the TRX2b and the fourth coil TRX2a, the control unit 10 crosses the fourth coil TRX2a. At this time, in order to prevent the AC voltage of the signal input to the third coil TRX2b from being input to the source of the second transistor TR2, an AC blocking capacitor between the second transistor TR2 and the third coil TRX2b may be used. Cb) may be connected.

제4 코일(TRX2a)과 커패시터(Cf)는 필요한 대역의 신호만을 잘 통과시키기 위해 밴드 패스 필터 역할을 하며, 제 4코일(TRX2a)로 넘어온 신호는 커패시터(Cf)를 통과하여 제2 트랜지스터(TR2)의 게이트로 입력되며 이 신호는 증폭되어 드레인을 통해 출력된다.The fourth coil TRX2a and the capacitor Cf act as a band pass filter to pass only signals of a required band well, and the signal passed to the fourth coil TRX2a passes through the capacitor Cf and the second transistor TR2. The signal is amplified and output through the drain.

상기와 같이 제2 트랜스포머(TX2)를 사용하여 제2 공통 소스부(220)를 구성함으로써 제1 트랜지스터에서 발생할 수 있는 전압 헤드룸(headroom)의 영향을 최소화 할 수 있다. As described above, by configuring the second common source unit 220 using the second transformer TX2, the influence of the voltage headroom that may occur in the first transistor may be minimized.

또한 상호 인덕턴스(Mutual Inductance)의 효과로 커패시터(Cf2)와 제4 코일(TRX2a)을 포함하는 밴드 패스 필터에 사용되는 인덕턴스는 종래의 공통 게이트 구조(120)에서의 인덕턴스보다 더 작은 값을 필요로 한다. 즉 인덕턴스를 줄임으로써 저잡음 증폭기(200)의 칩 사이즈를 줄일 수 있다.In addition, due to the effect of mutual inductance, the inductance used in the band pass filter including the capacitor Cf2 and the fourth coil TRX2a requires a smaller value than the inductance in the conventional common gate structure 120. do. That is, the chip size of the low noise amplifier 200 can be reduced by reducing the inductance.

또한, 본 발명은 종래의 저잡음 증폭기에서의 공통 게이트 구조(120)를 제2 공통 소스부(220)로 대체함으로써 고전압 이득을 실현할 수 있다.In addition, the present invention can realize a high voltage gain by replacing the common gate structure 120 in the conventional low noise amplifier with the second common source unit 220.

도 4는 종래의 공통 게이트 구조 회로 구성도를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a conventional common gate structure circuit configuration diagram.

도 4를 참조하면, 공통 게이트 구조(120)의 전압 이득은 하기의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.Referring to FIG. 4, the voltage gain of the common gate structure 120 may be expressed by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112011077995115-pat00002
Figure 112011077995115-pat00002

여기서

Figure 112011077995115-pat00003
은 트랜지스터에 인가되는 전압이며,
Figure 112011077995115-pat00004
은 트랜지스터의 출력 전압이다.
Figure 112011077995115-pat00005
은 트랜지스터의 상호 컨덕턴스이며,
Figure 112011077995115-pat00006
는 입력 임피던스,
Figure 112011077995115-pat00007
는 출력 임피던스를 각각 의미한다.here
Figure 112011077995115-pat00003
Is the voltage applied to the transistor,
Figure 112011077995115-pat00004
Is the output voltage of the transistor.
Figure 112011077995115-pat00005
Is the mutual conductance of the transistor,
Figure 112011077995115-pat00006
Is the input impedance,
Figure 112011077995115-pat00007
Denotes the output impedance respectively.

공통 소스 구조(110)의 전압 이득은

Figure 112011077995115-pat00008
이며 따라서, 공통 게이트 구조(120)의 전압 이득은
Figure 112011077995115-pat00009
만큼 손실을 보게 되므로, 공통 게이트 구조(120)를 트랜스포머를 사용하여 공통 소스 구조로 대체함으로써 전압 이득 면에서 효율을 높일 수 있다.The voltage gain of the common source structure 110 is
Figure 112011077995115-pat00008
Therefore, the voltage gain of the common gate structure 120 is
Figure 112011077995115-pat00009
Since the loss is reduced, the efficiency of the voltage gain can be increased by replacing the common gate structure 120 with a common source structure using a transformer.

또한, 본 발명의 저잡음 증폭기(200)의 제2 트랜지스터(TR2)의 구동을 위해 전원부(230)에서 제2 트랜지스터(TR2)의 드레인으로 전류가 공급되며, 이 전류는 제1 트랜지스터(TR1)의 드레인으로 공급되어 재 사용된다. 따라서 종래의 저잡음 증폭기(200)에서 전압 이득을 높이기 위해 스테이지 수를 증가시키는 경우 스테이지 별로 전류를 공급해줘야 하는 문제를 해결할 수 있어 저 전류로 높은 전압 이득을 얻을 수 있는 장점이 있다.In addition, a current is supplied from the power supply unit 230 to the drain of the second transistor TR2 for driving the second transistor TR2 of the low noise amplifier 200 of the present invention. It is supplied to the drain and reused. Therefore, when the number of stages is increased in order to increase the voltage gain in the conventional low noise amplifier 200, it is possible to solve the problem of supplying the current for each stage, and thus, there is an advantage of obtaining a high voltage gain with low current.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저잡음 증폭기의 전압 이득을 도시한 도면이며 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 저잡음 증폭기를 통과한 신호의 잡음 지수를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a voltage gain of a low noise amplifier according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating a noise figure of a signal passing through a low noise amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 저잡음 증폭기(200)를 통과한 신호의 전압 이득이 증가됨을 확인할 수 있으며, 도 6을 참조하면, 저잡음 증폭기를 통과한 신호의 잡음 지수가 낮아 짐을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the voltage gain of the signal passing through the low noise amplifier 200 is increased. Referring to FIG. 6, it can be seen that the noise figure of the signal passing through the low noise amplifier is lowered.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

110: 공통 소스 구조 120: 공통 게이트 구조
200: 저잡음 증폭기 210: 제1 공통 소스부
220: 제2 공통 소스부
110: common source structure 120: common gate structure
200: low noise amplifier 210: first common source portion
220: second common source portion

Claims (6)

제1 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 게이트와 연결되는 제1 코일 및 상기 제1 트랜지스터의 소스에 연결되는 제2 코일을 포함하는 제1 트랜스포머를 구비한 제1 공통 소스부; 및
제2 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터의 게이트와 연결되는 커패시터, 상기 제2 트랜지스터의 소스 및 상기 제1 트랜지스터의 드레인과 연결되는 제3 코일 및 상기 커패시터와 연결되는 제4 코일을 포함하는 제2 트랜스포머를 구비한 제2 공통 소스부를 포함하되,
상기 제1 트랜지스터의 게이트를 통해 신호가 입력되며, 상기 제2 트랜지스터의 드레인을 통해 신호가 증폭되어 출력되는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
A first common source unit having a first transformer including a first transistor, a first coil connected to a gate of the first transistor, and a second coil connected to a source of the first transistor; And
A second transformer including a second transistor, a capacitor connected to a gate of the second transistor, a third coil connected to a source of the second transistor and a drain of the first transistor, and a fourth coil connected to the capacitor. Including a second common source portion provided,
The signal is input through the gate of the first transistor, the low noise amplifier, characterized in that the signal is amplified and output through the drain of the second transistor.
제1 항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 제1 코일 사이에 연결되는 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
The method according to claim 1,
And a capacitor coupled between the gate of the first transistor and the first coil.
제1항에 있어서,
상기 제1 코일과 접지단 사이에 연결되는 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
The method of claim 1,
And a capacitor coupled between the first coil and a ground terminal.
제1항에 있어서,
상기 제2 트랜지스터의 소스와 접지단 사이에 연결되는 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
The method of claim 1,
And a capacitor coupled between the source and ground terminal of the second transistor.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 트랜지스터를 구동 시키기 위해 상기 제2 트랜지스터의 드레인에 전류를 공급하는 전원부를 더 포함하되,
상기 제2 트랜지스터의 드레인에 공급된 전류는 상기 제2 트랜지스터의 드레인으로 입력되어 상기 제2 트랜지스터를 구동 시키는 것을 특징으로 하는 저잡음 증폭기.
The method of claim 1,
Further comprising a power supply for supplying a current to the drain of the second transistor to drive the second transistor,
And the current supplied to the drain of the second transistor is input to the drain of the second transistor to drive the second transistor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150068641A (en) * 2013-12-12 2015-06-22 전자부품연구원 Amplifier for Parasitic Capacitance Compensation based on Transformer
KR101768361B1 (en) * 2016-02-17 2017-08-17 전자부품연구원 RF Amplifier to Increase the Gain by using a Transformer

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9712195B2 (en) * 2015-05-13 2017-07-18 Qualcomm Incorporated Radio frequency low noise amplifier with on-chip matching and built-in tunable filter
KR101924639B1 (en) * 2016-04-14 2018-12-03 한국전자통신연구원 Circuit for amplifying radio signal using high frequency
KR102585866B1 (en) 2016-06-21 2023-10-06 삼성전기주식회사 Resonance apparatus and apparatus for transmiting power wirelessly using the same
EP3503386B1 (en) * 2017-12-19 2022-06-22 National Chung Shan Institute of Science and Technology Radio frequency amplifier and integrated circuit using the radio frequency amplifier
US10298182B1 (en) * 2017-12-19 2019-05-21 National Chung Shan Institute Of Science And Technology Radio frequency amplifier and integrated circuit using the radio frequency amplifier
CN111371412B (en) * 2020-03-16 2023-07-25 华东师范大学 CMOS millimeter wave broadband low-noise amplifier working at 66-83 GHz

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100667303B1 (en) * 2005-02-01 2007-01-12 삼성전자주식회사 Low noise amplifier for ultra-wide band
KR20070094206A (en) * 2006-03-16 2007-09-20 한국전자통신연구원 Input matching circuit for ultra-wideband low noise amplifier
KR20100060107A (en) * 2008-11-27 2010-06-07 한국전자통신연구원 Millimeter-wave amplifier and bias circuit for the same
WO2011060323A1 (en) 2009-11-13 2011-05-19 Qualcomm Incorporated Cascaded amplifiers with transformer-based bypass mode

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100667303B1 (en) * 2005-02-01 2007-01-12 삼성전자주식회사 Low noise amplifier for ultra-wide band
KR20070094206A (en) * 2006-03-16 2007-09-20 한국전자통신연구원 Input matching circuit for ultra-wideband low noise amplifier
KR20100060107A (en) * 2008-11-27 2010-06-07 한국전자통신연구원 Millimeter-wave amplifier and bias circuit for the same
WO2011060323A1 (en) 2009-11-13 2011-05-19 Qualcomm Incorporated Cascaded amplifiers with transformer-based bypass mode

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150068641A (en) * 2013-12-12 2015-06-22 전자부품연구원 Amplifier for Parasitic Capacitance Compensation based on Transformer
KR101627790B1 (en) 2013-12-12 2016-06-07 전자부품연구원 Amplifier for Parasitic Capacitance Compensation based on Transformer
KR101768361B1 (en) * 2016-02-17 2017-08-17 전자부품연구원 RF Amplifier to Increase the Gain by using a Transformer
US9966904B2 (en) 2016-02-17 2018-05-08 Korea Electronics Technology Institute RF amplifier to increase gain using transformer

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