[发明专利]基于差分结构有源电感的低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种基于差分结构有源电感的低噪声放大器。

背景技术

低噪声放大器是射频收发机中的重要模块之一，主要用于通讯系统中将接收自天线的信号放大，以便于后级的接收机电路处理。由于来自天线的信号一般都非常微弱，低噪声放大器一般情况下均位于非常靠近天线的部位以减小信号损耗。正是由于噪声放大器位于整个接收机紧邻天线的最先一级，它的特性直接影响着整个接收机接收信号的质量。为了确保天线接收的信号能够在接收机的最后一级被正确的恢复，一个好的低噪声放大器需要在放大信号的同时产生尽可能低的噪音以及失真。

随着现代移动通讯的发展，低噪声放大器要求能够适用于各种频率和协议的应用，因此对LNA的电感提出了更高的要求，尤其是要求LNA的电感可变，满足各种频率和协议应用的需要，从而使整个接收机成为一个宽带的接收机。输入端的阻抗匹配和噪声匹配是实现高增益和低噪声的关键，对输入端的阻抗匹配和噪声匹配影响最关键的是LNA的电感。

通常来说，用于输入匹配的低噪声放大器电感是由无源器件所构成，这不仅要求集成电路制造工艺中支持电感工艺，即顶层和次顶层金属厚度非常大，而且由于电感占据了版图很多资源使得整个低噪声放大器的成本较高。

因此，如果能够摆脱无源器件对工艺的专门要求、利用一种面积较小的有源电路来实现电感功能，将会对整个低噪声放大器的设计带来很大益处。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种摆脱传统无源器件所要求的集成电路制造工艺中的电感工艺且具有较小面积的低噪声放大器。

本发明采用如下技术方案：一种基于差分结构有源电感的低噪声放大器，包括输入端，输出端，有源电感，第一负载（M1）和第二负载（M5）。输入端用于接收输入信号；有源电感包括由第一晶体管（M2）和第二晶体管（M3）构成的差分输入对，所述第一晶体管（M2）的栅极连接所述输入端，所述第二晶体管（M3）的栅极连接第一偏置电压；具有至少一第一共源晶体管（M4）的尾电流源，用于向所述差分输入对提供尾电流，该第一共源晶体管（M4）的漏极与所述差分输入对的源极相连；具有至少一第二共源晶体管（M7）的放大级，该第二共源晶体管（M7）的漏极与所述第一晶体管（M2）的栅极相连，源极接地；以及可变电阻（R1），连接于所述差分输入对的漏极和所述第二共源晶体管（M7）的栅极之间。输出端与所述差分输入对的漏极相连；第一负载（M1）连接于所述输出端与电源（VDD）之间；第二负载（M5）连接于所述输入端和电源（VDD）之间。

优选地，所述低噪声放大器还包括第一电流源（I1），其输入端与电源（VDD）相连，所述尾电流源为所述第一电流源（I1）的镜像电流源；第三晶体管（M9），其漏极与所述第一电流源（I1）的输出端相连，所述第一共源晶体管（M4）与所述第三晶体管（M9）构成第一电流镜以将所述第一电流源（I1）的电流镜像至所述差分输入对的源极。

优选地，所述第二负载（M5）为负载晶体管，其源极接电源（VDD），漏极与所述第二共源晶体管（M7）的漏极相连，所述第一电流源（I1）向所述负载晶体管（M5）提供电流。

优选地，所述低噪声放大器还包括第四晶体管（M8），其与所述第三晶体管（M9）构成第二电流镜；第五晶体管（M6），其漏极与所述第四晶体管（M8）的漏极相连，源极与电源（VDD）相连，栅极与所述负载晶体管（M5）的栅极共同连接第二偏置电压。

优选地，所述第一负载（M1）为有源负载或无源负载。

优选地，所述第一负载（M1）为负载晶体管，其源极接电源（VDD），漏极与所述差分输入对的漏极相连，栅极与所述第五晶体管（M6）的栅极相连。

优选地，所述尾电流源还包括与所述第一共源晶体管构成共源共栅结构的第一共栅晶体管。

优选地，所述放大级还包括与所述第二共源晶体管构成共源共栅结构的第二共栅晶体管。

优选地，所述第三晶体管（M9）的漏极通过电阻（R2）与所述第一电流源（I1）的输出端相连。