CN102035479A - 一种高线性度的低噪声放大器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高线性度的低噪声放大器电路。本发明的低噪声放大器电路包括共栅-共源电路单元、开关电路单元和二级放大电路单元，针对现有的一种低噪声放大器电路仅仅采用伪差分放大器作为二级放大器单元，不能很好地抑制电路的非线性失真的缺点，本发明通过以第一晶体管和第二晶体管组成的全差分电路和以第三晶体管和第四晶体管组成的伪差分电路构成的二级放大电路单元，在射频性能不恶化的前提下，使得低噪声放大器电路的线性度指标三阶交调截点相比背景技术中的文献中所述的放大器电路，约提高了10dBm，同时提高了共模抑制比。
Description
技术领域
本发明属于射频集成电路领域，尤其涉及一种低噪声放大器电路的设计。
背景技术
随着互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal OxideSemiconductor)技术的高速发展以及人们对无线通信需求的不断扩大，无线通信接收机得到了越来越广泛的应用。为了接收较大动态范围的信号，无线通信接收机需要具有很高的线性度以正确接收、解调强信号，而作为无线通信接收机系统的第一级，低噪声放大器的性能对接收机起着非常重要的作用。
文献“A 1.2V 114 mW Dual-Band Direct-Conversion DVB-H Tuner in0.13μm CMOS”，IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS，Vol.44，No.3，March 2009，提出了一种低噪声放大器电路，这种放大器电路能够实现较宽的增益动态范围、良好的输入阻抗匹配和较低的噪声系数，但这种结构仅仅采用伪差分放大电路作为二级放大器单元，不能很好地抑制放大器电路的非线性失真，达不到高线性度的指标要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有的低噪声放大器线性度不高的问题，提出了一种高线性度的低噪声放大器电路。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高线性度的低噪声放大器电路，包括共栅-共源电路单元、开关电路单元和二级放大电路单元，共栅-共源电路单元通过第一耦合电容和第二耦合电容与二级放大电路单元相连，其特征在于，
二级放大电路单元包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、电流源、第一偏置电压源端口、第一负载电阻和第二负载电阻，所述第一晶体管的栅极与第一耦合电容相连，第一晶体管的源极与电流源相连，第一晶体管的漏极与所述第五晶体管的源极相连；所述第二晶体管的栅极与第二耦合电容相连，第二晶体管的源极与电流源相连，第二晶体管的漏极与所述第六晶体管的源极相连；所述第三晶体管的栅极与第一耦合电容相连，第三晶体管的源极接地，第三晶体管的漏极与所述第五晶体管的源极相连；所述第四晶体管的栅极与第二耦合电容相连，第四晶体管的源极接地，第四晶体管的漏极与所述第六晶体管的源极相连；所述第五晶体管的漏极与第一负载电阻相连，第五晶体管的栅极与第一偏置电压源端口相连；所述第六晶体管的漏极与第二负载电阻相连，第六晶体管的栅极与第一偏置电压源端口相连。
上述晶体管为NMOS管。
本发明的有益效果：本发明通过以第一晶体管和第二晶体管组成的全差分电路和以第三晶体管和第四晶体管组成的伪差分电路构成的二级放大电路单元，在射频性能不恶化的前提下，使得低噪声放大器电路的线性度指标三阶交调截点相比背景技术中的文献中所述的放大器电路，约提高了10dBm，同时提高了共模抑制比。
附图说明
图1是本发明的高线性度的低噪声放大器电路结构示意图。
图2是本发明的二级放大电路单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的具体实施例。
本发明的高线性度的低噪声放大器电路结构如图1所示，具体包括共栅-共源电路单元、开关电路单元和二级放大电路单元。共栅-共源电路单元通过第一耦合电容C1和第二耦合电容C2与二级放大电路单元相连。
单端信号从Rfin端口输入，经过共栅-共源电路单元的单端转双端功能后成为差分信号，并由共栅-共源电路单元实现初步放大，由开关电路单元控制，再输入到二级放大电路单元，最后由Vout1端口和Vout2端口输出。
开关电路单元包括第七晶体管M7和第八晶体管M8。这里，共栅-共源电路单元、开关电路单元的内部连接以及开关电路单元与共栅-共源电路单元的连接属于本领域中的现有技术，具体可参看文献“A 1.2V 114 mW Dual-BandDirect-Conversion DVB-H Tuner in 0.13μm CMOS”，IEEE JOURNAL OFSOLID-STATE CIRCUITS，Vol.44，No.3，March 2009，在此不再作详细描述。
二级放大电路单元结构示意图如图2所示，具体包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6、电流源Is、第一偏置电压源VB1端口、第一负载电阻R1和第二负载电阻R2。
开关电路单元与二级放大电路单元的电气连接关系上：开关电路单元的第七晶体管M7的漏极与二级放大电路单元第五晶体管M5的源极相连；开关电路单元的第八晶体管M8的漏极与二级放大电路单元第六晶体管M6的源极相连。
二级放大电路单元的第一晶体管M1的栅极与第一耦合电容C1相连，第一晶体管M1的源极与电流源Is相连，第一晶体管M1的漏极与所述第五晶体管M5的源极相连；所述第二晶体管M2的栅极与第二耦合电容C2相连，第二晶体管M2的源极与电流源相连，第二晶体管M2的漏极与所述第六晶体管M6的源极相连；所述第三晶体管M3的栅极与第一耦合电容C1相连，第三晶体管M3的源极接地，第三晶体管M3的漏极与所述第五晶体管M5的源极相连；所述第四晶体管M4的栅极与第二耦合电容C2相连，第四晶体管M4的源极接地，第四晶体管M4的漏极与所述第六晶体管M6的源极相连；所述第五晶体管M5的漏极与第一负载电阻R1相连，第五晶体管M5的栅极与第一偏置电压源VB1端口相连；第六晶体管M6的漏极与第二负载电阻R2相连，第六晶体管M6的栅极与第一偏置电压源VB1端口相连。
电流源Is一端与第一晶体管M1和第二晶体管M2的源极相连，另一端接地，利用电流源Is可以使得第一晶体管M1和第二晶体管M2的偏置电流几乎不受输入共模电平变化的影响。
Rfin端口连接到共栅-共源电路单元的共栅晶体管的栅极，Vout1端口连接到第五晶体管M5的漏极，Vout2端口连接到第六晶体管M6的漏极。
这里的晶体管指的是NMOS管。
本发明通过以第一晶体管M1和第二晶体管M2组成的全差分电路和以第三晶体管M3和第四晶体管M4组成的伪差分电路构成的二级放大电路单元，有效提高了电路的线性度指标。这是因为，对射频放大器电路而言，电路的二次跨导导数gm″是决定线性度指标三阶交调截点的主要参数，而伪差分电路的gm″随着偏置电压的变化而变化，当伪差分对管偏置从饱和区变到弱反型区时，gm″从负值变成正值；全差分电路的gm″不随着偏置电压的变化而变化，gm″恒为负值；因此，全差分电路和伪差分电路的结合，能够有效地将gm″抵消，使gm″趋近于零，在射频性能不恶化的前提下，使得低噪声放大器电路的线性度指标三阶交调截点相比背景技术中的文献中所述的放大器电路，约提高了10dBm，同时提高了共模抑制比。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种高线性度的低噪声放大器电路，包括：共栅-共源电路单元、开关电路单元和二级放大电路单元，共栅-共源电路单元通过第一耦合电容和第二耦合电容与二级放大电路单元相连，其特征在于，
二级放大电路单元包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、电流源、第一偏置电压源端口、第一负载电阻和第二负载电阻，所述第一晶体管的栅极与第一耦合电容相连，第一晶体管的源极与电流源相连，第一晶体管的漏极与所述第五晶体管的源极相连；所述第二晶体管的栅极与第二耦合电容相连，第二晶体管的源极与电流源相连，第二晶体管的漏极与所述第六晶体管的源极相连；所述第三晶体管的栅极与第一耦合电容相连，第三晶体管的源极接地，第三晶体管的漏极与所述第五晶体管的源极相连；所述第四晶体管的栅极与第二耦合电容相连，第四晶体管的源极接地，第四晶体管的漏极与所述第六晶体管的源极相连；所述第五晶体管的漏极与第一负载电阻相连，第五晶体管的栅极与第一偏置电压源端口相连；第六晶体管的漏极与第二负载电阻相连，第六晶体管的栅极与第一偏置电压源端口相连。
2.根据权利要求1所述的高线性度的低噪声放大器电路，其特征在于，所述的晶体管为NMOS管。
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