KR20090084349A - 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기 - Google Patents

커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기 Download PDF

Info

Publication number
KR20090084349A
KR20090084349A KR1020080010471A KR20080010471A KR20090084349A KR 20090084349 A KR20090084349 A KR 20090084349A KR 1020080010471 A KR1020080010471 A KR 1020080010471A KR 20080010471 A KR20080010471 A KR 20080010471A KR 20090084349 A KR20090084349 A KR 20090084349A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capacitor
transistor
output
terminal
input
Prior art date
Application number
KR1020080010471A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100952666B1 (ko
Inventor
박재우
유창식
Original Assignee
(주)에프씨아이
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 (주)에프씨아이 filed Critical (주)에프씨아이
Priority to KR1020080010471A priority Critical patent/KR100952666B1/ko
Priority to CN2008101761269A priority patent/CN101499780B/zh
Priority to TW097147722A priority patent/TWI365599B/zh
Priority to US12/358,419 priority patent/US7800450B2/en
Publication of KR20090084349A publication Critical patent/KR20090084349A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100952666B1 publication Critical patent/KR100952666B1/ko

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
    • H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/193—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only with field-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/26—Modifications of amplifiers to reduce influence of noise generated by amplifying elements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/72—Gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/111—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a dual or triple band amplifier, e.g. 900 and 1800 MHz, e.g. switched or not switched, simultaneously or not
    • 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
    • H03F2200/378—A variable capacitor being added in the output circuit, e.g. collector, drain, of an amplifier stage
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/387—A circuit being added at the output of an amplifier to adapt the output impedance of the amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/429—Two or more amplifiers or one amplifier with filters for different frequency bands are coupled in parallel at the input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 저잡음 증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출력단에 넓은 주파수대역의 변경을 제어하는 출력 트랜지스터와, 해당 주파수대역 내에서 모드별 공진주파수의 조절이 가능한 커패시터 스위치 셀을 함께 구비하고, 출력단의 임피던스를 커패시터 분배기에 의해 결정되는 이득으로 증폭한 후 입력단에 피드백시켜 입력 매칭에 이용함으로써, 출력단에서의 광대역 특성과 큰 임피던스를 입력 매칭에 적용하여 다양한 모드에 적합하면서 높은 이득과 낮은 잡음지수를 구현할 수 있게 한 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기에 관한 것이다.
저잡음 증폭기, 커패시터 분배기, 잡음지수, 스위치, 공진주파수

Description

커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기{RECONFIGURABLE LOW NOISE AMPLIFIER USING CAPACITOR DIVIDING FEEDBACK}
본 발명은 저잡음 증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출력단에 넓은 주파수대역의 변경을 제어하는 출력 트랜지스터와, 해당 주파수대역 내에서 모드별 공진주파수의 조절이 가능한 커패시터 스위치 셀을 함께 구비하고, 출력단의 임피던스를 커패시터 분배기에 의해 결정되는 이득으로 증폭한 후 입력단에 피드백시켜 입력 매칭에 이용함으로써, 출력단에서의 광대역 특성과 큰 임피던스를 입력 매칭에 적용하여 다양한 모드에 적합하면서 높은 이득과 낮은 잡음지수를 구현할 수 있게 한 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기에 관한 것이다.
일반적으로 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)는 통신 시스템에서 안테나를 통해 수신한 미약한 레벨의 입력신호를 낮은 잡음지수로 증폭하기 위해 많이 이용된다.
근래에는 다양한 무선 표준을 하나의 단말기를 이용하여 지원하고자 하는 노력이 계속되면서, 이러한 통신시스템에서 이용되는 저잡음 증폭기로 특정 주파수만을 지원하는 즉, 한 가지 표준에만 해당하는 저잡음 증폭기 다수 개를 병렬로 연결 하여 사용하거나, 상대적으로 잡음 특성이나 이득의 손실을 갖지만 넓은 주파수를 지원하는 광대역 저잡음 증폭기를 사용하고 있다.
그러나 광대역 특성을 만족시키기 위해 낮은 임피던스를 갖는 부하를 사용할 경우 이득이 낮아지고 잡음 특성이 나빠지는 문제점이 있었다. 또한, 입력 매칭을 통해 광대역을 지원하기 위해 다수의 인덕터를 이용하여 밴드 패스 필터(Band Pass Filter) 형태의 매칭 네트웍을 입력단에 추가하는 방식이 있었으나, 이 경우 인덕터의 크기가 매우 커서 다수의 인덕터를 집적화하는 것이 비효율적이었고, 집적이 가능하더라도 칩 내부에 있는 인덕터의 기생저항 성분으로 인하여 잡음 지수가 높아지게 되는 문제점이 있었다.
이와 같이, 광대역 특성의 만족을 위해 입력 매칭 주파수를 사용 주파수에 따라 변화시키는 것이 요구되었으나, 입력단에서 입력 매칭을 위해 어떠한 회로를 추가하는 것은 광대역을 지원할 수는 있지만, 그와 아울러 입력단의 기생 커패시터나 저항 성분을 증가시켜 이득의 감소를 가져오게 되는 문제점이 있었다.
또한, 입력단에 추가되는 회로에서 발생한 잡음은 이득 없이 곧바로 입력에 전달되므로 잡음지수를 매우 높게 만들어 잡음 특성을 악화시키게 되는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 출력단의 임피던스를 높게 유지하고 이를 커패시터 분배기에 의해 결정되는 이득으로 증폭한 후 입력단에 피드백시켜, 입력단에 별도의 회로를 추가하지 않고 출력단의 주파수 변화에 따라 입력단에서의 광대역 특성을 만족시킴과 아울러 높은 이득과 낮은 잡음 지수를 구현할 수 있게 한 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 출력단에 넓은 주파수대역을 지원하기 위해 스위칭작용을 하는 출력 트랜지스터와, 해당 주파수대역 내에서 다양한 표준을 충족하기 위해 세부적인 모드별 공진주파수의 조절이 가능한 커패시터 스위치 셀이 함께 구비되어, 이득과 잡음지수의 손실 없이 각 모드에 적합하도록 재구성이 가능한 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기는, 일 단자가 커패시터와 인덕터에 연결되어 수신한 신호를 증폭하고, 다른 일 단자는 출력단에 구비된 각 출력 트랜지스터의 일 단자에 연결된 입력 트랜지스터; 상기 입력 트랜지스터에서 증폭된 신호를 출력하는 출력 트랜지스터가 구비되고, 출력신호의 주파수 대역을 스위칭하며 광대역 특성을 구현하는 출력단; 및 상기 출력 트랜지스터의 다른 일 단자와 상기 입력 트랜지스터의 게이트에 연결된 커패시터 분배기에 의해 이득을 조절하면서 출력 임피던스를 입력 임피던스로 피드백시켜 입력 매칭하는 커패시터 피드백부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 출력단이 높은 출력 임피던스를 유지하는 인덕터와, 일 단자가 상기 입력 트랜지스터에 연결되고 게이트에 제어전압이 인가되는 출력 트랜지스터를 포함하여 특정 주파수 대역마다 분리 설치되며, 상기 제어전압에 의해 출력 트랜지스터를 온 오프하면서 주파수 대역을 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 출력단이 출력 트랜지스터의 스위칭작용에 의해 선택된 각 주파수대역내에서 공진주파수를 조절하기 위해, 상기 출력단의 인덕터와 공통노드를 이루며, 상기 출력 트랜지스터의 다른 일 단자에 연결된 가변커패시터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 커패시터 피드백부가, 상기 출력단의 인덕터 및 출력 트랜지스터의 연결노드와 상기 입력 트랜지스터의 게이트 간에 연결된 제1커패시터; 및 상기 입력 트랜지스터의 게이트와 접지전원 간에 연결된 제2커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 높은 출력 임피던스를 입력 트랜지스터의 게이트로 피드백시켜 잡음지수에 직접적인 영향을 미치는 입력단에의 회로 추가없이 출력 임피던스를 높게 유지함과 아울러, 출력단에서의 주파수 변화에 의한 광대역 특성을 입력 매칭에 즉시 반영할 수 있게 하고 피드백시 커패시터 분배기에 의해 이득을 용이하게 조절함으로써, 높은 이득과 낮은 잡음지수를 구현하면서 다양한 표준에 적합하게 한 장점 이 있다.
또한, 본 발명은 넓은 주파수대역을 변경하기 위한 스위치와, 해당 주파수대역 내에서의 다양한 표준에 적합한 공진주파수를 조절하기 위한 커패시터 스위치 셀이 함께 구비됨으로써, 입력신호에 가장 적합한 공진주파수를 선택하여 저잡음 증폭기의 이득을 최대화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 칩의 면적소모가 줄고 제작비용을 절감하여 기기의 소형화라는 근래의 기술추이에 부합하며, 광대역 특성을 만족함과 동시에 높은 이득과 낮은 잡음지수의 구현으로 인하여 단일 저잡음 증폭기보다 현저히 향상된 특성을 나타내어 하나의 무선통신 시스템으로 다양한 표준에 적합하게 이용할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기는 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나를 통해 수신한 신호를 증폭하는 입력 트랜지스터와, 상기 입력 트랜지스터에서 증폭된 신호의 주파수 대역을 스위칭하며 광대역 특성을 구현하는 출력단과, 커패시터 분배기에 의해 이득을 조절하면서 상기 출력단의 출력 임피던스를 입력 임피던스로 피드백시켜 입력 매칭하는 커패시터 피드백부를 포함하여 구성된다.
그에 따라, 본 발명은 낮은 임피던스를 갖는 부하를 사용하지 않고 출력단의 임피던스를 높게 유지하면서 이를 입력매칭에 적용하며, 출력단에 구비된 출력 트랜지스터를 스위칭하면서 주파수 대역을 변경하여 광대역 특성을 구현할 수 있도록 구성된다.
상기 입력 트랜지스터(M)는 일 단자가 커패시터(Cc)와 인덕터(Ls)에 연결되어 상기 커패시터(Cc)를 통해 안테나에서 수신한 신호(RF_IN)를 입력받아 증폭하고, 다른 일 단자는 증폭된 신호의 주파수 대역을 스위칭하는 출력단의 각 출력 트랜지스터(M1, M2, M3 등)의 일 단자에 연결된 모스 트랜지스터로 구성된다. 이와 같이 입력 트랜지스터(M)와 커패시터(Cc)와 인덕터(Ls)가 입력단을 구성하게 된다.
상기 출력단은 넓은 주파수 대역에서 높은 임피던스 값을 유지하기 위하여 2㎓, 3㎓, 5㎓와 같이 사용 주파수 별로 각각 인덕터(LL1, LL2, LL3)가 구비되며, 이러한 출력단에서 적절한 사용 주파수를 선택하는 스위칭작용을 위해 상기 입력 트랜지스터(M)에 일 단자가 연결되고, 게이트에 트랜지스터의 온(on), 오프(off)를 제어하는 제어전압이 인가되는 캐스코드(cascode) 트랜지스터인 출력 트랜지스터(M1, M2, M3)가 포함되어 구성된다.
그에 따라, 상기 출력단은 게이트에 인가되는 제어전압에 의해 출력 트랜지스터(M1, M2, M3)가 온 오프 되면서 사용 주파수에 따라 입력신호를 2㎓로 출력하는 제1주파수대역(110), 3㎓로 출력하는 제2주파수대역(120), 5㎓로 출력하는 제3주파수대역(130)처럼 광대역을 만족하게 된다.
또한, 상기 각 주파수대역을 만족하는 출력단은 상기 출력 트랜지스터(M1)의 다른 일 단자에 연결된 가변커패시터(CL1)를 더 포함하여 구성된다. 상기 가변커패시터(CL1)는 상기 출력 트랜지스터(M1)에서의 스위칭에 의해 출력단의 주파수대역이 선택된 후 각 주파수대역내에서 적절한 공진 포인트를 조절하기 위해 커패시터 값을 변화시킬 수 있도록 구성되며, 상기 인덕터(LL1)와 공통 노드를 이루며 상기 출력 트랜지스터(M1)의 다른 일 단자에 연결되어 구성된다.
이때, 상기 가변커패시터(CL1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트가 공통으로 연결되고 그 공통노드를 통해 셀을 선택하는 디지털 컨트롤 신호(Bit0, Bit1, Bit2)를 각 트랜지스터의 게이트로 전달하는 저항과, 일 단자가 전원공급부에 연결된 제1트랜지스터와, 일 단자가 접지전원에 연결된 제3트랜지스터와, 두 단자가 상기 제1트랜지스터와 제3트랜지스터에 각각 연결된 제2트랜지스터, 및 상기 출력단의 인덕터(LL1)와 함께 공진 포인트를 조절하도록 디지털 컨트롤 신호에 의해 선택된 커패시터값을 제공하는 조절커패시터로 이루어진 다수 개의 커패시터 스위칭 셀(Capacitor Switch Cell)로 구성된다.
이때, 상기 조절커패시터는 상기 제2트랜지스터와 제3트랜지스터의 공통단자에 일 단자가 연결되고, 디지털 컨트롤 신호에 의해 선택된 스위칭 셀의 커패시터값을 공진주파수 조절에 이용하기 위해 다른 일 단자가 상기 인덕터(LL1)에의 연결노드에 연결되며, 상기 실시예에서는 30fF(펨토패럿)의 값을 갖는 커패시터를 이용하여 구성된다.
또한, 상기 가변커패시터(CL1)는 제1디지털 컨트롤 신호(Bit0)에 의해 선택되며 하나의 커패시터 스위칭 셀로 구성되는 제1커패시터 스위칭 셀(210)과, 제2디지털 컨트롤 신호(Bit1)에 의해 선택되며 2개의 커패시터 스위칭 셀로 구성되는 제2커패시터 스위칭 셀(220)과, 제3디지털 컨트롤 신호(Bit2)에 의해 선택되며 4개의 커패시터 스위칭 셀로 구성되는 제3커패시터 스위칭 셀(230)로 구성된다.
따라서, 제1커패시터 스위칭 셀(210)이 선택될 경우에는 가변커패시터(CL1)가 30fF의 값을 갖게 되고, 제2커패시터 스위칭 셀(220)이 선택될 경우에는 가변커패시터(CL1)가 60fF의 값을 갖게 되며, 제3커패시터 스위칭 셀(230)이 선택될 경우에는 가변커패시터(CL1)가 120fF의 값을 갖게 된다.
그에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 특정 주파수 대역이 선택된 후 해당 주파수 대역 내에서 입력매칭(Input matching, ①)이 다양한 공진주파수를 갖고 이루어지는 경우 상기 커패시터 스위칭 셀이 다양한 값으로 선택되면서 미세한 공진주파수 변화를 이루어 보다 높은 이득(Gain, ③)을 얻을 수 있게 된다.
이때, 도 4는 본 발명에 따른 다중모드에 적용될 수 있는 저잡음 증폭기의 전압이득 시뮬레이션의 결과 파형을 나타내는 것으로, 3비트(Bit)의 주파수제어에 따라 출력 공진주파수가 변화하는 것을 나타낸다.
즉, 주파수대역이 2㎓로 선택된 경우 커패시터 스위칭 셀의 값을 조정함으로써 2.3~2.7㎓의 범위내에서 표준 주파수 밴드(Standard Frequency Band, ②)에 따라 입력매칭에 적합한 공진주파수를 선택할 수 있게 되며, 예를 들어 와이브 로(WiBro)의 경우 2.3㎓로 공진주파수가 선택되지만, mWiMax의 경우 2.5㎓로 공진주파수가 선택되어 모드별로 보다 정확한 대역의 선택이 가능하게 된다. 주파수대역이 3㎓로 선택된 경우 및 5㎓로 선택된 경우에도 마찬가지이다.
상기 커패시터 피드백부는 상기 출력단에 구비된 각 인덕터(LL1, LL2, LL3) 및 출력 트랜지스터(M1, M2, M3)의 연결노드와 상기 입력 트랜지스터(M)의 게이트 사이에 연결된 제1커패시터(C1)와, 상기 입력 트랜지스터(M)의 게이트와 접지전원 간에 연결된 제2커패시터(C2)를 포함하여 구성된다.
그에 따라, 도 2의 개념도에 도시된 바와 같이, 사용 주파수 대역의 차이에 의해 모드에 따라 변화하는 출력 임피던스(ZL)를 이용하여 입력 임피던스를 조정함으로써 입력 매칭을 만족할 수 있게 된다.
즉, 안테나에서 입력된 신호(RF_IN)가 입력 트랜지스터(M)의 소스(source)로 입력되고, 출력단(ZL)의 전압은 α배 한 후 상기 입력 트랜지스터(M)의 게이트로 입력된다. 이때, 이득 α는 상기 커패시터 피드백부를 이루는 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2)의 커패시터 분배기에 의해
Figure 112008008472991-PAT00001
로 정의되며, 출력단을 이루는 주파수 대역에 따라 제1커패시터(C1)의 값을 C3, 및 C4와 같이 상이하게 하여 이득을 변경시키도록 구성될 수 있음은 물론이다.
이때, 본 발명에 따른 저잡음 증폭기의 입력 임피던스(ZIN)는 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008008472991-PAT00002
여기서 ZL은 출력단에 구비된 부하 임피던스를 지칭하고, gm은 트랜지스터의 트랜스 컨덕턴스(transconductance)를 나타내고, α는 피드백회로의 이득을 나타낸다. 일반적인 공통 게이트 증폭기에서는 입력 임피던스가
Figure 112008008472991-PAT00003
로 결정되는 것과는 달리 본 발명에서 제안한 바와 같이 커패시터 피드백부가 구비된 경우에는 입력 임피던스(ZIN)가 상기 수학식 1과 같이 출력 임피던스(ZL)와 관련되어 결정된다.
그에 따라, 입력 임피던스(ZIN)가 출력 임피던스(ZL)의 변화를 따라 가며 입력 매칭을 만족하게 되므로, 출력 임피던스(ZL)를 광대역으로 변형하고 이를 이용하여 입력 매칭 또한 광대역을 만족할 수 있게 함으로써, 입력단에의 회로추가 없이 입력매칭 주파수의 변화가 가능하게 된다.
또한, 이 경우 잡음지수(NF : Noise Figure)는 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008008472991-PAT00004
여기서 RS는 소스 임피던스를 나타내고,
Figure 112008008472991-PAT00005
는 상수를 나타낸다. 이때, 일반적인 공통 게이트 구조에서는 입력 매칭을 위해 gm을 고정된 값으로 유지하게 되지만, 본 발명에서는 입력 매칭시 입력 임피던스(ZIN)가 출력 임피던스에 의해 αZL 만큼 영향받게 되므로, 출력 임피던스를 크게 함으로써 gm의 값을 큰 값으로 할 수 있으며, 그에 따라 상기 수학식 2에 의해 잡음지수(NF)가 더욱 낮은 값을 갖도록 구성될 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 저잡음 증폭기의 폐루프 이득(ACL)과 개루프 이득(AOL)은 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008008472991-PAT00006
그에 따라, 출력 임피던스가 입력 임피던스로 피드백 되는 이득 α는 매우 작은 값을 갖도록 구성하고, 트랜지스터의 트랜스 컨덕턴스(gm)와 출력단의 임피던스(ZL)는 최대한 크게 구성함으로써, 저잡음 증폭기 전체적으로 낮은 잡음지수와 큰 이득을 갖도록 구성하게 된다.
또한, 안테나를 통해 수신한 입력신호(RF_IN)를 받아들이는 입력 트랜지스터(M)가 하나만 단독으로 사용될 경우 모든 출력단의 기생 커패시터 들이 한곳에 집중되어 잡음 지수를 높이고 이득을 감소시킬 수 있으므로, 이러한 기생성분에 의한 특성 변화를 완화시키기 위해 입력 트랜지스터를 상대적으로 주파수가 낮은 2 및 3㎓ 대역과 5㎓ 대역으로 나누어 사용하고, 사용모드에 따른 선택은 출력 트랜지스터와 마찬가지로 입력 트랜지스터의 게이트에 인가되는 바이어스 전압에 의해 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 본 발명에 따른 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기의 회로도,
도 2는 본 발명의 커패시터 피드백부를 나타내는 개념도,
도 3은 본 발명의 가변커패시터를 나타내는 회로도,
도 4는 본 발명에 따라 다중모드에 적용되는 저잡음 증폭기의 전압이득 시뮬레이션 파형도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 - 제1주파수대역 120 - 제2주파수대역
130 - 제3주파수대역 210 - 제1커패시터 스위칭 셀
220 - 제2커패시터 스위칭 셀 230 - 제3커패시터 스위칭 셀

Claims (11)

  1. 저잡음 증폭기에 있어서,
    일 단자가 신호를 수신하여 증폭하고, 다른 일 단자는 출력단에 구비된 각 출력 트랜지스터의 일 단자에 연결된 입력 트랜지스터;
    상기 입력 트랜지스터에서 증폭된 신호를 출력하는 출력 트랜지스터가 구비되고, 출력신호의 주파수 대역을 스위칭하며 광대역 특성을 구현하는 출력단; 및
    상기 출력 트랜지스터의 다른 일 단자와 상기 입력 트랜지스터의 게이트에 연결된 커패시터 분배기에 의해 이득을 조절하면서 출력 임피던스를 입력 임피던스로 피드백시켜 입력 매칭하는 커패시터 피드백부를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출력단은 출력 임피던스를 유지하는 인덕터와, 일 단자가 상기 입력 트랜지스터에 연결되고 게이트에 제어전압이 인가되는 출력 트랜지스터를 포함하여 특정 주파수 대역마다 분리 설치되며,
    상기 제어전압에 의해 출력 트랜지스터를 온 오프하면서 주파수 대역을 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출력단을 이루는 특정 주파수 대역은, 입력신호를 2㎓로 출력하는 제1주파수대역과, 3㎓로 출력하는 제2주파수대역, 및 5㎓로 출력하는 제3주파수대역을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 출력단은 출력 트랜지스터의 스위칭작용에 의해 선택된 각 주파수대역내에서 공진주파수를 조절하기 위해, 상기 출력단의 각 인덕터와 공통노드를 이루면서 상기 출력 트랜지스터의 다른 일 단자에 연결된 가변커패시터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가변커패시터는
    게이트에 공통으로 연결된 노드를 통해 셀을 선택하는 디지털 컨트롤 신호가 각 트랜지스터로 전달되는 저항;
    일 단자가 전원공급부에 연결된 제1트랜지스터;
    일 단자가 접지전원에 연결된 제3트랜지스터;
    두 단자가 상기 제1트랜지스터와 제3트랜지스터에 각각 연결된 제2트랜지스 터; 및
    상기 출력단의 인덕터와 함께 공진주파수를 조절하기 위해 상기 디지털 컨트롤 신호에 의해 선택된 커패시터값을 제공하는 조절커패시터로 이루어진 다수의 커패시터 스위칭 셀로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가변커패시터는
    제1디지털 컨트롤 신호에 의해 선택되며 하나의 커패시터 스위칭 셀로 구성되는 제1커패시터 스위칭 셀;
    제2디지털 컨트롤 신호에 의해 선택되며 2개의 커패시터 스위칭 셀로 구성되는 제2커패시터 스위칭 셀; 및
    제3디지털 컨트롤 신호에 의해 선택되며 4개의 커패시터 스위칭 셀로 구성되는 제3커패시터 스위칭 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1커패시터 스위칭 셀은 가변커패시터가 30fF(펨토패럿)의 값을 갖고, 상기 제2커패시터 스위칭 셀은 가변커패시터가 60fF(펨토패럿)의 값을 갖고, 상기 제3커패시터 스위칭 셀은 가변커패시터가 120fF(펨토패럿)의 값을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커패시터 피드백부는
    상기 출력단의 각 인덕터 및 출력 트랜지스터의 연결노드와 상기 입력 트랜지스터의 게이트 간에 연결된 제1커패시터; 및
    상기 입력 트랜지스터의 게이트와 접지전원 간에 연결된 제2커패시터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 출력단의 전압은 상기 제1커패시터를 제2커패시터로 나눈 값에 해당하는 이득만큼 증폭되어 상기 입력 트랜지스터의 게이트로 인가되는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 입력 임피던스는 연산식
    Figure 112008008472991-PAT00007
    에 의해 연산된 값으로 결정되어, 상기 출력단에서의 주파수 대역 변경이 입력매칭에 적용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 입력 트랜지스터는 상대적으로 주파수가 낮은 2㎓ 및 3㎓ 대역과, 상대적으로 주파수가 높은 5㎓ 대역을 수신하는 별개의 트랜지스터로 각각 구성되며, 각 트랜지스터의 게이트에 인가되는 바이어스 전압에 의해 온 오프를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기.
KR1020080010471A 2008-02-01 2008-02-01 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기 KR100952666B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080010471A KR100952666B1 (ko) 2008-02-01 2008-02-01 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기
CN2008101761269A CN101499780B (zh) 2008-02-01 2008-11-03 利用电容反馈的可重构低噪声放大器
TW097147722A TWI365599B (en) 2008-02-01 2008-12-08 Re-configurable low noise amplifier utilizing capacitors for feedback
US12/358,419 US7800450B2 (en) 2008-02-01 2009-01-23 Re-configurable low noise amplifier utilizing feedback capacitors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080010471A KR100952666B1 (ko) 2008-02-01 2008-02-01 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090084349A true KR20090084349A (ko) 2009-08-05
KR100952666B1 KR100952666B1 (ko) 2010-04-13

Family

ID=40931094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080010471A KR100952666B1 (ko) 2008-02-01 2008-02-01 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7800450B2 (ko)
KR (1) KR100952666B1 (ko)
CN (1) CN101499780B (ko)
TW (1) TWI365599B (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101286045B1 (ko) * 2010-08-19 2013-07-19 가부시키가이샤 엔.티.티.도코모 멀티 밴드 정합 회로
KR101387975B1 (ko) * 2012-12-21 2014-04-24 연세대학교 산학협력단 저잡음 증폭기
CN110417370A (zh) * 2018-04-26 2019-11-05 三星电机株式会社 具有多输入多输出（mimo）结构的低噪声放大器电路

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100811162B1 (ko) * 2006-11-15 2008-03-07 삼성전자주식회사 통신장치 및 저잡음 증폭방법
US8310314B2 (en) 2010-09-06 2012-11-13 Mediatek Inc. Signal amplification circuits for receiving/transmitting signals according to input signal
JP5647023B2 (ja) * 2011-01-31 2014-12-24 株式会社ヨコオ 地上放送波受信用アンテナ装置及びその構成部品
US9154356B2 (en) * 2012-05-25 2015-10-06 Qualcomm Incorporated Low noise amplifiers for carrier aggregation
US9603187B2 (en) * 2012-11-14 2017-03-21 Qualcomm Incorporated Omni-band amplifiers
KR101287059B1 (ko) * 2013-01-07 2013-07-23 주식회사 디제이피 광대역 주파수 검출기
KR101324572B1 (ko) * 2013-01-07 2013-11-18 주식회사 디제이피 광대역 주파수 검출기
US9054653B2 (en) * 2013-01-11 2015-06-09 Rfaxis, Inc. On-die harmonics filtering for radio frequency power amplifiers
US8903343B2 (en) 2013-01-25 2014-12-02 Qualcomm Incorporated Single-input multiple-output amplifiers with independent gain control per output
US9059665B2 (en) * 2013-02-22 2015-06-16 Qualcomm Incorporated Amplifiers with multiple outputs and configurable degeneration inductor
US9319009B2 (en) * 2013-07-31 2016-04-19 Futurewei Technologies, Inc. Tunable radio frequency low noise amplifier
US9154087B2 (en) * 2013-08-01 2015-10-06 Qualcomm Incorporated Amplifiers with configurable mutually-coupled source degeneration inductors
US20150056940A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 Qualcomm Incorporated Harmonic trap for common gate amplifier
US9755590B2 (en) * 2013-12-25 2017-09-05 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Circuits for low noise amplifiers
EP3429079B1 (en) * 2016-03-11 2021-05-05 Socionext Inc. Amplifier circuit, reception circuit, and semiconductor integrated circuit
CN109643972B (zh) 2016-08-23 2023-12-15 瑞典爱立信有限公司 电容器开关晶体管的偏置电路和其方法
CN109845095B (zh) * 2016-08-31 2024-01-30 天工方案公司 具有改善的回波损耗和增益模式失配的放大器
CN107565912B (zh) * 2017-08-25 2020-11-06 东南大学 一种具有干扰抑制的低噪声放大器电路
US10659011B2 (en) * 2018-10-22 2020-05-19 Delta Electronics Int'l (Singapore) Pte Ltd Low noise amplifier
JP2020198570A (ja) * 2019-06-04 2020-12-10 株式会社村田製作所 可変利得回路、高周波スイッチ、およびトランジスタ回路
US11736074B2 (en) 2019-08-08 2023-08-22 The Regents Of The University Of California Noise reduction in high frequency amplifiers using transmission lines to provide feedback
CN115913146B (zh) * 2023-03-09 2023-07-14 成都嘉纳海威科技有限责任公司 一种可重构放大器芯片

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000261265A (ja) 1999-03-10 2000-09-22 Toshiba Microelectronics Corp 帰還型可変利得増幅回路
US6211737B1 (en) * 1999-07-16 2001-04-03 Philips Electronics North America Corporation Variable gain amplifier with improved linearity
KR20040018746A (ko) * 2002-08-27 2004-03-04 엘지이노텍 주식회사 게인이 증가하는 주파수 대역의 변화가 가능한 저잡음 증폭기
TWI224418B (en) * 2003-06-05 2004-11-21 Ind Tech Res Inst Multi-band low-noise amplifier
US7081796B2 (en) * 2003-09-15 2006-07-25 Silicon Laboratories, Inc. Radio frequency low noise amplifier with automatic gain control
CN100492885C (zh) * 2004-03-24 2009-05-27 三星电子株式会社 多频带低噪声放大器
KR100644273B1 (ko) * 2004-12-21 2006-11-10 한국전자통신연구원 광대역 가변 입력 매칭 저잡음 증폭기
US7301403B2 (en) * 2005-09-10 2007-11-27 Comlent Technology, Inc. Low noise amplifier with switch gain control

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101286045B1 (ko) * 2010-08-19 2013-07-19 가부시키가이샤 엔.티.티.도코모 멀티 밴드 정합 회로
KR101387975B1 (ko) * 2012-12-21 2014-04-24 연세대학교 산학협력단 저잡음 증폭기
CN110417370A (zh) * 2018-04-26 2019-11-05 三星电机株式会社 具有多输入多输出（mimo）结构的低噪声放大器电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN101499780A (zh) 2009-08-05
KR100952666B1 (ko) 2010-04-13
US7800450B2 (en) 2010-09-21
TWI365599B (en) 2012-06-01
US20090195316A1 (en) 2009-08-06
TW200935724A (en) 2009-08-16
CN101499780B (zh) 2011-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100952666B1 (ko) 커패시터 피드백을 이용한 재구성 가능 저잡음 증폭기
KR100732070B1 (ko) 이득을 가변시킬 수 있는 저 잡음 증폭기
EP2156551B1 (en) Configurable, variable gain lna for multi-band rf receiver
US7417508B1 (en) Multiple RF path amplifiers
US7495515B1 (en) Low-noise amplifier
US7649418B2 (en) Variable-gain amplifier
US6838944B2 (en) Receiver system with electrically tuned integrated amplifier and method
US8570106B2 (en) Positive feedback common gate low noise amplifier
CN100481713C (zh) 可变增益放大器
US8190115B2 (en) Transmission line coupled to circuits and Q-enhancement cell
KR100654459B1 (ko) 광대역 저잡음 증폭기 및 상기 증폭기를 이용한 ｒｆ 신호증폭 방법
DE102015113706A1 (de) System und Verfahren für einen Verstärker mit niedrigem Rauschen
JP2006094532A (ja) 低ノイズ増幅器及びその方法
US7940122B2 (en) Amplifier circuit and communication device
KR20020016515A (ko) 가변 이득 증폭기
JP4746648B2 (ja) 高周波増幅回路およびこれを用いた移動体通信端末
JP5109895B2 (ja) 増幅回路及び受信装置
US20110148526A1 (en) Low noise amplifier with variable frequency response
KR100835057B1 (ko) 분포형 전력 증폭기
CN217307648U (zh) 可变增益放大电路及接收机
US9960738B1 (en) Peaking amplifier frequency tuning
JP4154406B2 (ja) 高周波増幅回路およびこれを用いた移動体通信端末
CN117439549B (zh) 增益可调的线性低噪声放大器
CN116032230A (zh) 可变增益放大电路及接收机
Cheng et al. A high-linearity, 60-dB variable Gain amplicier with dual DC-offset cancellation for UWB systems

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130403

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140403

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160404

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170403

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180322

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 10