TW201818649A - 無線接收器 - Google Patents

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羅安訓
陳文生
葉恩祥
葉子禎
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

本發明實施例揭露一種低雜訊放大器(LNA),其包含:一對n型電晶體,其等各經組態以提供一第一跨導;一對p型電晶體,其等各經組態以提供一第二跨導;一第一對耦合電容器,其等交叉耦合於該對n型電晶體之間且經組態以對該第一跨導提供一第一提升係數;及一第二對耦合電容器,其等交叉耦合於該對p型電晶體之間且經組態以對該第二跨導提供一第二提升係數,其中該LNA經組態以使用基於該第一提升係數及該第二提升係數及該第一跨導及該第二跨導之一經提升有效跨導來放大一輸入信號。

Description

無線接收器
本發明實施例係有關一種無線接收器。
藍芽(BT)係意欲替換連接可攜式電子裝置及固定電子裝置之電纜的一短程無線電標準。該標準(其在免授權工業科學醫學(ISM)頻帶中依2.4 GHz操作)聚焦於穩健性、低複雜性、低功率及低成本。近年來,提出低功耗藍芽(BLE)用於期望較低功耗之應用。隨著對物聯網(IoT)及機器對機器(M2M)之應用需求不斷增長,同樣期望最佳化BT及/或BLE接收器(下文中稱為「無線接收器」)用於達成各種設計目標(例如一低功耗、一高線性度等等)。 一般而言,一無線接收器包含經彼此耦合以執行一或多個所要功能(諸如(例如)透過一天線無線接收一信號及以最小失真處理信號)之複數個電路組件或電路。在複數個電路中,一低雜訊放大器(LNA)通常經耦合至天線且據此指稱接收器之前端電路之一者。此一LNA一般經組態以放大由天線接收之一資料信號且不放大伴隨該資料信號之一雜訊信號。就此而言,LNA經設計以具有一足夠高(功率)增益及一低雜訊指數,即,一高信雜比(SNR)。習知LNA通常犧牲一積體電路上之寶貴有效面積及/或消耗實質上較大功率來達成上述設計目標,即,高增益及低雜訊指數。因此,習知LNA並不盡如人意。
根據本發明的一實施例,一種低雜訊放大器(LNA)包括:一第一電晶體,其具有一第一類型且經組態以提供一第一跨導;及一第二電晶體,其具有不同於該第一類型之一第二類型且經組態以提供一第二跨導,其中該LNA經組態以使用該第一跨導及該第二跨導之一總和來放大一輸入信號。 根據本發明的一實施例,一種低雜訊放大器(LNA)包括:一第一對電晶體,其等具有一第一類型,該第一對電晶體各經組態以提供一第一跨導;一第二對電晶體,其等具有不同於該第一類型之一第二類型,該第二對電晶體各經組態以提供一第二跨導;一第一對耦合電容器,其等交叉耦合於該第一對電晶體之間且經組態以對該第一跨導提供一第一提升係數;及一第二對耦合電容器,其等交叉耦合於該第二對電晶體之間且經組態以對該第二跨導提供一第二提升係數,其中該LNA經組態以使用基於該第一提升係數及該第二提升係數及該第一跨導及該第二跨導之一經提升有效跨導來放大一輸入信號。 根據本發明的一實施例,一種低雜訊放大器(LNA)包括:一對n型電晶體,其等各經組態以提供一第一跨導;一對p型電晶體,其等各經組態以提供一第二跨導;一第一對耦合電容器,其等交叉耦合於該對n型電晶體之間且經組態以對該第一跨導提供一第一提升係數;及一第二對耦合電容器,其等交叉耦合於該對p型電晶體之間且經組態以對該第二跨導提供一第二提升係數,其中該LNA經組態以使用基於該第一提升係數及該第二提升係數及該第一跨導及該第二跨導之一經提升有效跨導來放大一輸入信號。
以下揭露描述用於實施標的之不同特徵的各種例示性實施例。下文將描述組件及配置之具體實例以簡化本揭露。當然,此等僅為實例且不意在限制。例如,在以下描述中,「使一第一構件形成於一第二構件上方或一第二構件上」可包含其中形成直接接觸之該第一構件及該第二構件的實施例,且亦可包含其中額外構件可形成於該第一構件與該第二構件之間使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸的實施例。 此外,為便於描述,空間相對術語(諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及其類似者)可在本文中用於描述一元件或構件與另外(若干)元件或(若干)構件之關係,如圖中所繪示。空間相對術語除涵蓋圖中所描繪之定向之外,亦意欲涵蓋裝置在使用或操作中之不同定向。設備可依其他方式定向(旋轉90度或依其他方向)且亦可據此解譯本文中所使用之空間相對描述詞。另外,應瞭解,當一元件被稱為經「連接」或「耦合」至另一元件時,其可直接連接或耦合至該另一元件,或可存在一或多個介入元件。 本揭露提供包含一低雜訊放大器(LNA)電路之一無線接收器之各種實施例。根據一些實施例,所揭露之LNA電路提供一經提升有效跨導來放大一接收信號且不會同時增加功耗。更具體而言,藉由使用一互補共閘極電路設計或一互補交叉耦合電容器電路設計來實施根據一些實施例之LNA電路,所揭露之LNA電路可增大/提升一有效跨導,使得儘管LNA電路在一正常「模式」下操作(即,使功耗保持於一正常位準處),但LNA電路仍可使用經提升有效跨導來有效放大信號且使雜訊指數保持於一實質上較低位準處(即,一高信雜比(SNR))。此外,由於使用上述電路設計之任一者,用於進一步減小雜訊指數之LNA電路中所包含之兩個電感器可經分配以共用積體電路上之一相同面積。因而,可有利地最小化用於製造LNA電路之面積。 圖1繪示根據各種實施例之一無線接收器100之一例示性方塊圖。如圖中所展示,無線接收器100包含一天線102、一低雜訊放大器(LNA)電路104及一資料處理電路106。在一些實施例中,無線接收器100經組態以用於BT/BLE應用中。例如,無線接收器100可經整合至各種BT/BLE裝置(諸如(例如)一健康狀況監測器、一工業監測感測器、一基於地理之目標促銷(例如iBeacon)等等)之任何者中。 在一些實施例中,天線102經組態以接收自一發射器無線發射之一(調變)信號。耦合至天線之LNA電路104經組態以將調變信號放大至一所要功率/電壓位準。在一些替代實施例中,可存在耦合於天線102與LNA電路104之間之一或多個電路組件,例如一濾波器、一混合器、一振盪器等等。資料處理電路106經組態以處理經放大信號,且在一些實施例中,可包含諸如(例如)一混合器、一振盪器、一解調變器、一濾波器、一類比轉數位轉換器及上述各者之一組合的一或多個電路組件。在一些實施例中,資料處理電路106可經組態以將經處理信號提供至用於各種無線(例如射頻)應用之任何者的一耦合模組/裝置/單元。 圖2A及圖2B分別繪示根據各種實施例之LNA電路104之兩個例示性方塊圖。在一些實施例中,LNA 104經組態以接收一差動輸入信號(例如201)且放大輸入信號以提供一差動輸出信號(例如203)。更具體而言,在圖2A所繪示之實施例中,LNA電路104包含4個電晶體M1 、M2 、M3 及M4 ,其中電晶體M1 及M2 之各者包含一n型金屬氧化物半導體場效電晶體(NMOSFET)且電晶體M3 及M4 之各者包含一p型金屬氧化物半導體場效電晶體(PMOSFET)。然而,四個電晶體M1 至M4 之各者可由各種電晶體(諸如(例如)一雙極接面電晶體(BJT)、一高電子遷移率電晶體(HEMT)等等)之任何者實施,同時仍在本揭露之範疇內。 在一些實施例中,電晶體M1 及M2 可形成一第一差動放大器,且電晶體M3 及M4 可形成一第二差動放大器。然而,在一些替代實施例中,電晶體M1 及M3 可形成一單端放大器,且電晶體M2 及M4 可形成另一單端放大器。因而,電晶體M1 可在電晶體M1 及M3 之各自汲極端處經耦合至電晶體M3 ,且電晶體M1 經組態以在其源極端處接收一輸入信號(例如201)且在其汲極端處輸出一經放大輸出信號(例如203)。 在一些實施例中,LNA電路104進一步包含複數個電容器:202、204、206、208、210及212。根據一些實施例,電容器202、204、206及208實質上彼此類似且各交叉耦合於一差動放大器之間。因而,電晶體M1 至M4 及交叉耦合電容器202、204、206及208可引起LNA電路104形成一互補交叉耦合電容器電路。更具體而言,電容器202及204各交叉耦合於包含電晶體M1 及M2 之第一差動放大器之間;且電容器206及208各交叉耦合於包含電晶體M3 及M4 之第二差動放大器之間。因此,電容器202、204、206及208在下文中各指稱「交叉耦合電容器(Cc )」。更具體而言,Cc 202經耦合於電晶體M1 之一源極端與電晶體M2 之一閘極端之間;Cc 204經耦合於電晶體M2 之一源極端與電晶體M1 之一閘極端之間;Cc 206經耦合於電晶體M3 之一源極端與電晶體M4 之一閘極端之間;Cc 208經耦合於電晶體M4 之一源極端與電晶體M3 之一閘極端之間。 在一些實施例中,電容器210及212實質上彼此類似。更具體而言,在一些實施例中,電容器210經耦合於耦合至電晶體M1 之源極端及Cc 202的一第一共同節點與耦合至電晶體M3 之源極端及Cc 206的一第二共同節點之間;電容器212經耦合於耦合至電晶體M2 之源極端及Cc 204的一第三共同節點與耦合至電晶體M4 之源極端及Cc 208的一第四共同節點之間。此外,在一些實施例中,電容器210及212各經組態以阻斷耦合電晶體之間之一直流(DC)信號且允許耦合電晶體之間之一交流(AC)信號,且因此在下文中各指稱「DC阻斷電容器(Cb )」。例如,電容器Cb 210經組態以允許一AC信號在電晶體M1 及M3 之源極端之間流動,但阻斷存在於兩個電晶體之源極端之間之一DC信號,從而使兩個電晶體之源極端處之各自偏壓電壓保持分離。類似地,電容器Cb 212經組態以允許一AC信號在電晶體M2 及M4 之源極端之間流動,但阻斷存在於兩個電晶體之源極端之間之一DC信號,從而使兩個電晶體之源極端處之各自偏壓電壓保持分離。 在一些實施例中,如圖中所展示,LNA電路104進一步包含耦合於電晶體M3 及M4 之汲極端之間之一共模回饋(CMFB)電路214。此一CMFB電路214經組態以對耦合電晶體M1 、M2 、M3 及M4 提供一穩定電壓,從而保證電晶體LNA 104可圍繞一線性點操作。將分別相對於圖3A及圖3B來進一步詳細描述CMFB電路214之兩個例示性電路圖及對應操作。 在一些實施例中,LNA電路104包含一第一電感器220及一第二電感器222。第一電感器220及第二電感器222可經組態以彼此電磁耦合而充當一變壓器。因此,此一變壓器可引起LNA電路104之一輸入阻抗與一普遍接受之阻抗值(例如約40 ohm至約50 ohm)匹配,且進一步提供一經改良(例如經減小)雜訊指數。在一些實施例中,如圖中所展示,第一電感器220經耦合於電晶體(M1 及M2 )之源極端與電壓位準207 (例如接地)之間,且第二電感器222經耦合於電晶體(M3 及M4 )之源極端與電壓位準205 (例如Vdd)之間。在一些實施例中,第一電感器220包含彼此串聯耦合之兩個子電感器220-1及220-2,且接地(207)耦合於兩個子電感器220-1與220-2之間;第二電感器222包含彼此串聯耦合之兩個子電感器222-1及222-2,且Vdd (205)耦合於子電感器222-1與222-2之間,如圖2A中所展示。在一些實施例中,第一電感器220及第二電感器222各經實施為一導電線圈,且兩個導電線圈彼此實體交錯以形成一變壓器。此外,變壓器可包含6個埠:402-1、402-2、402-3、404-1、404-1、404-2及404-3,如圖2A中所展示。然而,應瞭解,各種數目個埠係在本揭露之範疇內。下文將相對於圖4來提供及進一步詳細描述變壓器之一例示性佈局設計。 一般技術者應瞭解,一電晶體之一跨導(界定為Id /Vg )係用於判定在電晶體之一閘極處施加一給定電壓(Vg)時多少汲極電流(Id )流動通過電晶體的電晶體之一電特性。因而,汲極電流(Id )與跨導成正比,且包括一或多個此等電晶體之一LNA電路之一功耗與汲極電流(Id )成正比。此外,一般而言,LNA電路之一雜訊指數與(若干)跨導成反比。據此,當設計LNA電路時,跨導經受各種設計限制。例如,若一LNA電路之一跨導被選擇過大,則儘管可增大一汲極電流(例如一回應更積極效能)且可抑制一雜訊指數,但與汲極電流成正比之一功耗會據此增大。另一方面,如跨導被選擇過小,則儘管可減少功耗,但效能會回應不積極且雜訊指數會據此增大。 就此而言,LNA電路104之一些實施例提供一有效跨導,且透過由一互補共閘極電路設計或一互補交叉耦合電容器電路設計實施LNA電路104來進一步提升有效跨導。可使用此一經提升有效跨導來實質上抑制LNA電路104之雜訊指數(此係因為雜訊指數與經提升有效跨導成反比),同時最小化LNA電路104之功耗(即,在經提升有效跨導增大之情況下保持不變)(此係因為功耗與構成LNA電路104之(若干)電晶體之跨導而非有效跨導/經提升有效跨導成正比)。 再次參考圖2A,在一些實施例中,電晶體M1 至M4 之各者具有一各自跨導(Gm ),如上文所描述。更具體而言,由於電晶體M1 及M2 實質上彼此類似,所以電晶體M1 及M2 可共用一共同跨導Gmn ,且由於電晶體M3 及M4 實質上彼此類似,所以電晶體M3 及M4 可共用一共同跨導Gmp 。根據本揭露之各種實施例,藉由使圖2A之電路設計中之電晶體M1 至M4 及電容器206至212互連,LNA電路104之一有效跨導(Gmeff )可被提升且經導出為:2(Gmn +Gmp ),由於Gmn 及Gmp 大致相同,所以Gmeff 係約4Gm 。更具體而言,如上文所描述,電容器Cb 210經組態以阻斷電晶體M1 與M3 之間之一DC信號。更具體而言,根據一些實施例,電容器Cb 210經組態以阻斷電晶體M1 及M3 之各自源極端之間之DC信號,使得輸入信號201大致相同於電晶體M3 之源極端處之一電壓信號(209)。類似地,將電容器Cb 212耦合於電晶體M2 及M4 之各自源極端之間導致一電壓信號(211)大致相同於輸入信號201。因此,LNA電路104之有效跨導(Gmeff )可經導出為:Gmn +Gmp 。此外,電容器Cc 202及204各對電晶體M1 及M2 提供關於其各自閘極至源極電壓Vgs1 及Vgs2 之一提升係數。在一些實施例中,此一提升係數約為2。因而,跨導Gmn 可據此被提升至2Gmn 。類似地,電容器Cc 206及208各對電晶體M3 及M4 提供關於其各自閘極至源極電壓Vgs3 及Vgs4 之一提升係數。類似地,在一些實施例中,此一提升係數約為2。因而,跨導Gmp 可據此被提升至2Gmp 。因而,LNA電路104之有效跨導(Gmeff )可被提升至4Gm ,如上文所描述。 在一些實施例中,除圖2B之電路設計不包含交叉耦合電容器202、204、206及208之外,圖2B之LNA電路104之例示性電路設計實質上類似於圖2A。據此,電晶體M1 及M2 之閘極經共同耦合至電壓位準213 (例如Vdd與接地之間之一電壓位準),且電晶體M3 及M4 之閘極經共同耦合至CMFB電路214之一輸出電壓。因而,提供至閘極至源極電壓Vgs1 、Vgs2 、Vgs3 及Vgs4 之各者的上述提升係數可約為1。因此,LNA電路104之一有效跨導(Gmeff )可經導出為:(Gmn +Gmp ),其約為2Gm 。 現參考圖3A及圖3B,圖中分別繪示根據各種實施例之CMFB電路214之兩個例示性電路圖。如圖3A中所展示,CMFB電路214包含一放大器(例如一誤差放大器) 300及共同耦合至放大器300之一輸入端300-1的兩個電阻器302及304。放大器300之另一輸入端300-2經耦合至一參考電壓源且經組態以接收一穩定參考電壓305。此外,電阻器302及304各經耦合至電晶體M4 及M3 之各自汲極端。在一些實施例中,CMFB電路214經組態以藉由使一共模偵測電壓(其係輸入端300-1處之電壓)與參考電壓305相等來引起電晶體M3 及M4 之汲極端(即,301及303)處之電壓大致相同於參考電壓305。因而,放大器300之一輸出電壓307可實質上接近於參考電壓305,據此,301及303處之電壓各實質上等於穩定參考電壓305。因此,使301及303處之電壓穩定。在圖3B中,除CMFB電路214不包含放大器300之外,圖3B之例示性電路圖實質上類似於圖3A。在一些實施例中,圖3A及圖3B之CMFB電路214之操作係實質上類似的,即,使301及303處之電壓穩定。因此,省略圖3B之CMFB電路214之操作。 圖4繪示根據各種實施例之分別對應於電感器220及222 (圖2A及圖2B)之上述第一導電線圈402及第二導電線圈404之一例示性佈局設計。在一些實施例中,電感器220及222各包含由各自導電線圈之一組態及一尺寸界定之一電感。圖4所繪示之實施例中之各導電線圈(例如402及404)經形成為具有導電匝之一或多個環圈或線圈中之一或多個佈線(其等具有約1 µm至約10 µm之一寬度「W」),其中各環圈經形成為一八邊形形狀,下文中稱為一「八邊形環圈」。然而,各環圈可經形成為各種形狀(諸如(例如)一矩形形狀、一圓形形狀、一六邊形形狀等等)之任何者。在一些實施例中,導電線圈402及404彼此交錯且共用一共用內腔(例如400)。本文中所使用之術語「內腔」可指稱其中形成導電線圈402及404之一積體電路上之一中空區域。換言之,根據一些實施例,導電線圈402及404之各自一或多個「八邊形」環圈依約為2 µm之一間隔(例如401)彼此重疊。 在一些實施例中,如圖2A及圖2B之電路圖中所展示,電感器220及222之各者包含彼此串聯耦合之兩個子電感器(220-1及220-2)及(222-1及222-2)。據此,界定電感器220之導電線圈402包含對應於子電感器220-1之導電線圈402之一第一部分(實線402A)及對應於子電感器220-2之導電線圈402之一第二部分(虛線402B)。類似地,界定電感器222之導電線圈404包含對應於子電感器222-1之導電線圈404之一第一部分(實線404A)及對應於子電感器222-2之導電線圈404之一第二部分(虛線404B)。 如上所提及,導電線圈402及404 (即,電感器220及222)彼此電磁耦合(例如,感應耦合)且因此形成一變壓器。在一些實施例中,此一變壓器經實施為一6埠變壓器。更具體而言,變壓器包含6個埠:402-1、402-2、402-3、404-1、404-2及404-3。根據一些實施例,仍參考圖4且結合圖2A至圖2B,子電感器220-1 (即,圖4之實線402A)分別經由埠402-1及402-3耦合於電晶體M1 之源極端與接地(207)之間;子電感器220-2 (即,圖4之虛線402B)分別經由埠402-2及402-3耦合於電晶體M2 之源極端與接地(207)之間;子電感器222-1 (即,圖4之實線404A)分別經由埠404-1及404-3耦合於電晶體M3 之源極端與Vdd (205)之間;子電感器222-2 (即,圖4之虛線404B)分別經由埠404-2及404-3耦合於電晶體M4 之源極端與Vdd (205)之間。在一些實施例中,將導電線圈402及404安置為圖4中所展示之變壓器可提供各種優點。例如,導電線圈402及404可共用其中形成LNA電路104之一積體電路上之一共同區域,其節省寶貴有效面積。然而,應瞭解,各種數目個導電線圈係在本揭露之範疇內。 在一些實施例中,各導電線圈係由一金屬材料及/或一多晶(例如矽)材料形成。然而,應瞭解,可根據各種實施例來利用其他導電材料。另外或替代地,各導電線圈可經形成為藉由將一導電材料(例如一金屬材料及/或一多晶矽材料)佈線成一環圈及/或向上或向下佈線穿過複數個積體電路層來部分覆蓋之終端連接。 在一實施例中,揭露一種低雜訊放大器(LNA)。該LNA包含:一第一電晶體,其具有一第一類型且經組態以提供一第一跨導;及一第二電晶體,其具有不同於該第一類型之一第二類型且經組態以提供一第二跨導,其中該LNA經組態以使用該第一跨導及該第二跨導之一總和來放大一輸入信號。 在另一實施例中,一種LNA包含:一第一對電晶體,其等具有一第一類型,該第一對電晶體各經組態以提供一第一跨導;一第二對電晶體,其等具有不同於該第一類型之一第二類型,該第二對電晶體各經組態以提供一第二跨導;一第一對耦合電容器,其等交叉耦合於該第一對電晶體之間且經組態以對該第一跨導提供一第一提升係數;及一第二對耦合電容器,其等交叉耦合於該第二對電晶體之間且經組態以對該第二跨導提供一第二提升係數,其中該LNA經組態以使用基於該第一提升係數及該第二提升係數及該第一跨導及該第二跨導之一經提升有效跨導來放大一輸入信號。 在又一實施例中,一種LNA包含:一對n型電晶體,其等各經組態以提供一第一跨導;一對p型電晶體,其等各經組態以提供一第二跨導;一第一對耦合電容器,其等交叉耦合於該對n型電晶體之間且經組態以對該第一跨導提供一第一提升係數;及一第二對耦合電容器,其等交叉耦合於該對p型電晶體之間且經組態以對該第二跨導提供一第二提升係數,其中該LNA經組態以使用基於該第一提升係數及該第二提升係數及該第一跨導及該第二跨導之一經提升有效跨導來放大一輸入信號。 上文已概述若干實施例之特徵,使得一般技術者可較佳理解本揭露之態樣。熟習技術者應瞭解,其可容易地使用本揭露作為設計或修改用於實施相同目的及/或達成本文中所引入之實施例之相同優點的其他程序及結構的一基礎。熟習技術者亦應意識到,此等等效建構不應背離本揭露之精神及範疇,且其可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下對本文作出各種改變、置換及變更。
100‧‧‧無線接收器
102‧‧‧天線
104‧‧‧低雜訊放大器(LNA)電路
106‧‧‧資料處理電路
201‧‧‧輸入信號
202‧‧‧交叉耦合電容器(Cc)
203‧‧‧經放大輸出信號
204‧‧‧交叉耦合電容器(Cc)
205‧‧‧電壓位準
206‧‧‧交叉耦合電容器(Cc)
207‧‧‧電壓位準
208‧‧‧交叉耦合電容器(Cc)
209‧‧‧電壓信號
210‧‧‧直流(DC)阻斷電容器(Cb)
211‧‧‧電壓信號
212‧‧‧直流(DC)阻斷電容器(Cb)
213‧‧‧電壓位準
214‧‧‧共模回饋(CMFB)電路
220‧‧‧第一電感器
220-1‧‧‧子電感器
220-2‧‧‧子電感器
222‧‧‧第二電感器
222-1‧‧‧子電感器
222-2‧‧‧子電感器
300‧‧‧放大器
300-1‧‧‧輸入端
300-2‧‧‧輸入端
301‧‧‧汲極端
302‧‧‧電阻器
303‧‧‧汲極端
304‧‧‧電阻器
305‧‧‧參考電壓
307‧‧‧輸出電壓
400‧‧‧內腔
401‧‧‧間隔
402‧‧‧第一導電線圈
402A‧‧‧第一部分
402B‧‧‧第二部分
402-1‧‧‧埠
402-2‧‧‧埠
402-3‧‧‧埠
404‧‧‧第二導電線圈
404A‧‧‧第一部分
404B‧‧‧第二部分
404-1‧‧‧埠
404-2‧‧‧埠
404-3‧‧‧埠
M1‧‧‧電晶體
M2‧‧‧電晶體
M3‧‧‧電晶體
M4‧‧‧電晶體
Vgs1‧‧‧閘極至源極電壓
Vgs2‧‧‧閘極至源極電壓
Vgs3‧‧‧閘極至源極電壓
Vgs4‧‧‧閘極至源極電壓
W‧‧‧寬度
自結合附圖閱讀之以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意,各種構件未必按比例繪製。實際上,為使討論清楚,可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1繪示根據一些實施例之一無線接收器之一例示性方塊圖。 圖2A繪示根據一些實施例之圖1之無線接收器之一低雜訊放大器之一例示性電路圖。 圖2B繪示根據一些實施例之圖1之無線接收器之低雜訊放大器之另一例示性電路圖。 圖3A繪示根據一些實施例之圖2A及圖2B之低雜訊放大器之一共模回饋電路之一例示性電路圖。 圖3B繪示根據一些實施例之圖2A及圖2B之低雜訊放大器之共模回饋電路之另一例示性電路圖。 圖4繪示根據一些實施例之圖2A及圖2B之低雜訊放大器之兩個導電線圈之一例示性佈局設計。

Claims (1)

  1. 一種低雜訊放大器(LNA),其包括: 一第一電晶體,其具有一第一類型且經組態以提供一第一跨導;及 一第二電晶體,其具有不同於該第一類型之一第二類型且經組態以提供一第二跨導, 其中該LNA經組態以使用該第一跨導及該第二跨導之一總和來放大一輸入信號。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10797655B2 (en) * 2016-11-04 2020-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wireless receiver
CN108923752A (zh) * 2018-06-22 2018-11-30 东南大学 一种宽带全差分噪声抵消低噪声放大器

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5613233A (en) * 1994-09-30 1997-03-18 Rockwell International Corp. Apparatus with distortion cancelling feedback signal
US6577219B2 (en) * 2001-06-29 2003-06-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multiple-interleaved integrated circuit transformer
US7039381B2 (en) * 2002-07-23 2006-05-02 Broadcom Corporation On-chip differential inductor and applications thereof
KR100638487B1 (ko) * 2004-11-11 2006-10-26 삼성전자주식회사 공통모드 피드백 회로를 구비한 상보형 트랜스컨덕턴스증폭기 및 트랜스컨덕턴스 증폭방법
DE102006004952A1 (de) * 2006-02-01 2007-08-16 Atmel Germany Gmbh Differenzverstärker ind Funksystem mit Differenzverstärker
EP1833162A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-12 Seiko Epson Corporation Low noise amplifiers for low-power impulse radio ultra-wideband receivers
WO2008039503A2 (en) * 2006-09-26 2008-04-03 Farbod Aram Broadband low noise amplifier
JP2010233084A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Toshiba Corp 差動増幅器
TWI352500B (en) * 2009-09-16 2011-11-11 Ind Tech Res Inst Balun amplifier
US8427240B2 (en) 2010-08-06 2013-04-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Low-noise amplifier with gain enhancement
US8279008B2 (en) 2010-08-06 2012-10-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CMOS millimeter-wave variable-gain low-noise amplifier
US9209521B2 (en) 2010-10-14 2015-12-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. On-chip helix antenna
US8450827B2 (en) 2011-01-25 2013-05-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. MOS varactor structure and methods
US8593206B2 (en) 2011-04-12 2013-11-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Up-conversion mixer having a reduced third order harmonic
GB2486515B (en) * 2011-09-02 2012-11-14 Renesas Mobile Corp Apparatus and method for low noise amplification
JP5829099B2 (ja) * 2011-10-27 2015-12-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路、それを備えた受信装置及び無線通信端末
US8618631B2 (en) 2012-02-14 2013-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. On-chip ferrite bead inductor
US8912581B2 (en) 2012-03-09 2014-12-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. 3D transmission lines for semiconductors
US8610494B1 (en) 2012-06-12 2013-12-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Low power active filter
US9374086B2 (en) 2012-11-09 2016-06-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Switch circuit and method of operating the switch circuit
US8941212B2 (en) 2013-02-06 2015-01-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Helical spiral inductor between stacking die
US9391350B2 (en) 2013-03-07 2016-07-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited RF choke device for integrated circuits
US9362613B2 (en) 2013-03-07 2016-06-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bond wire antenna
TWI533597B (zh) * 2014-01-28 2016-05-11 國立中山大學 雙回授之低雜訊放大器
US10163779B2 (en) 2014-06-12 2018-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Integrated circuit with guard ring
US9537457B2 (en) * 2015-02-24 2017-01-03 Intel IP Corporation High linearity push-pull common-gate amplifier
US10797655B2 (en) * 2016-11-04 2020-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wireless receiver

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