[实用新型]应用于无线传感器网络的宽带低功耗低噪声放大器

说明书

技术领域

本实用新型属于模拟集成电路设计领域，具体涉及一种应用于无线传感器网络的宽带低功耗低噪声放大器。

背景技术

低噪声放大器广泛应用于通讯、雷达、遥测遥控以及各种高精度测量系统。低噪声放大器是射频接收机最前端的关键组件，主要作用是将天线从空中接收到的微弱射频信号进行放大，同时只引入比较小的噪声。作为接收机的第一级有源模块，低噪声放大器的性能好坏对整个接收机系统性能起着决定性作用。想要设计出兼具高增益、低功耗、线性度适中的低噪声放大器是非常困难的，通常需要在这些性能之间权衡。因此，设计一款低功耗、高增益、线性度适中的低噪声放大器电路具有较为广泛的应用前景和应用价值。

当前大多数低噪声放大器都是以牺牲某一性能指标来优化另一性能指标。为了获得高增益，人们会采用多级放大器级联的方式，如图1所示，但往往会增大整体电路的功耗和噪声系数。为了实现低噪声，人们通常采用交叉耦合差分结构，如图2所示，差分输入、差分输出需要额外的巴伦以及耦合电容都会增大整体电路的版图面积。

为了尽量同时满足高增益、低功耗、合适的线性度、低噪声系数，一些有关低噪声放大器的技术被提出并广泛应用。采用电流复用技术来提高电流效率；采用跨导增强技术提高增益；采用亚阈区技术实现很低的功耗；采用正向体偏置技术为低电压设计提供条件等。研究这些技术的交叉使用以及进一步优化创新采用这些技术的电路结构将是未来低噪声放大器研究发展的一个趋势。

有鉴于目前低噪声放大器存在的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种兼具低功耗，高增益，线性度适中的低噪声放大器，使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为了克服上述的技术问题，本实用新型的目的在于提出一种应用于无线传感器网络的宽带低功耗低噪声放大器，采用电流复用、噪声抵消电路结构，实现低功耗、低噪声、高增益以及适中的线性度。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种技术方案：一种应用于无线传感器网络的宽带低功耗低噪声放大器，它包括依次相连接的输入匹配电路、第一级放大电路和第二级放大电路，

第一级放大电路采用电阻反馈共源电路结构，它包括PMOS管MP、NMOS管MN和反馈电阻R_f，PMOS管MP的源极连接偏置电压vb，PMOS管MP的漏极和NMOS管MN的漏极分别与反馈电阻R_f的一端相连接，PMOS管MP的栅极和NMOS管MN的栅极分别与反馈电阻R_f的另一端以及输入匹配电路相连接，NMOS管MN的源极接地；

第二级放大电路采用有源并联反馈共栅电路结构，它包括NMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M5、NMOS管M6、电阻R_L1、电阻R_L2以及电容C1，电阻R_L1的一端连接电源VDD且另一端分别与NMOS管M1的漏极和PMOS管M5的栅极相连接，NMOS管M1的栅极连接偏置电压vgn，PMOS管M2的栅极连接偏置电压vgp，NMOS管M1的源极、PMOS管M2的源极与PMOS管M5的漏极、NMOS管M6的漏极相连接，并且NMOS管M1的源极、PMOS管M2的源极与PMOS管MP的漏极、NMOS管MN的漏极直接连接或通过一部件相连接，PMOS管M2的漏极、电阻R_L2的一端与NMOS管M6的栅极相连接，R_L2的另一端接地，PMOS管M5的源极连接电源VDD，NMOS管M6的源极接地，电容C1的两端分别连接NMOS管M1的漏极、PMOS管M2的漏极；NMOS管M1的漏极为应用于无线传感器网络的宽带低功耗低噪声放大器的输出端。

进一步地，输入匹配电路包括电容C_in和电感L_in，电容C_in的一端接地且另一端与电感L_in的一端相连接，L_in的另一端与PMOS管MP的栅极、NMOS管MN的栅极以及反馈电阻R_f的另一端相连。

更进一步地，电感L_in的一端为应用于无线传感器网络的宽带低功耗低噪声放大器的输入端。

进一步地，第一级放大电路还包括电容C，电容C的一端与PMOS管MP的漏极、NMOS管MN的漏极相连接，另一端与NMOS管M1的源极、PMOS管M2的源极相连接。