[发明专利]全差分低功耗低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种放大器，具体来说，涉及一种全差分低功耗低噪声放大器。背景技术

低噪声放大器是位于射频接收芯片的第一级有源电路，从整个接收链路考虑，噪声系数主要由射频前端的模块的噪声系数决定。因此，为了抑制噪声对后续电路的影响，低噪声放大器应具有相对较低的噪声系数。低噪声放大器也提供一定的增益，放大天线接收的微弱射频信号，满足后续电路对增益的要求。随着多载波技术和复杂调制技术越来越多地应用到无线通讯中，对接收机各项性能参数的要求也逐渐提高。由于金属氧化物晶体管受到截止频率的限制，在射频电路中很难采取一些低频电路中的设计技巧。例如反馈、跨导自举等技术。在进行射频电路设计时应该充分考虑寄生效应的影响。

根据低噪声放大器的结构，可以分为共源级低噪声放大器和共栅级低噪声放大器。对于共源级低噪声放大器，为了在射频信号的输入端实现阻抗匹配，一般采用源极退化电感的结构，将共源级放大器的源极通过一个电感接地。这样的结构可以提供一定的增益以及较低的噪声系数，但是由于这种结构的低噪声放大器采用片上无源电感，集成度受到影响。电感的Q值对电路的性能也会产生较大的影响，不利于片上集成。另一种共源级低噪声放大器采用电阻反馈的形式实现阻抗匹配，通过一个负反馈的电阻将输出端的信号反馈至输入端。根据密勒效应，反馈电阻等效到输入端与信号源的内阻做阻抗匹配。这种低噪声放大器具有噪声抑制的作用，具有较低的噪声系数以及一定的增益。这种结构的缺点在于反馈电阻对环路的稳定性提出了挑战。

对于共栅级的低噪声放大器，射频信号从金属氧化物晶体管的源极输入。调节共栅级放大器的跨导值，可以实现阻抗匹配。由于共栅级放大器的跨导相对固定，不易实现高的增益，因此采用另一支路的共源级放大器对射频信号进行放大。这种共源级共栅级的低噪声放大器具有噪声抵消的功能，可以在输出端抵消共栅级放大器中共栅管产生的沟道噪声，因此具有较低的噪声系数以及一定的增益。但是这种结构实现的低噪声系数是以电路的功耗作为交换的，这种共源级共栅级低噪声放大器的功耗较大。因此，设计低噪声放大器时应在噪声系数，增益和功耗等方面进行折中。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种全差分低功耗低噪声放大器，对N型金属氧化物晶体管和P型金属氧化物晶体管的静态偏置电流进行复用，具有低功耗和噪声抵消的功能。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种全差分低功耗低噪声放大器，该放大器包含共源级放大器和共栅级放大器；其中，共源级放大器包括第一和第二N型金属氧化物晶体管、第一和第二P型金属氧化物晶体管、第一电阻、第二电阻、第五至第八电阻和第一至第五电容；共栅级放大器包括第三和第四P型金属氧化物晶体管以及第三和第四电阻；

差分输入信号正端接第一和第三电容的下极板以及第四P型金属氧化物晶体管的源极；差分输入信号负端接第二和第四电容的下极板以及第三P型金属氧化物晶体管的源极；第一和第二电容的上极板分别接第一和第二N型金属氧化物晶体管的栅极；第一和第二电容的上极板又分别接第七和第八电阻的正端，第七和第八电阻的负端由第一偏置电压提供偏置；第一和第二N型金属氧化物晶体管的源极都接地；第一N型金属氧化物晶体管的漏极连接第一P型金属氧化物晶体管的漏极以及第一和第三电阻的正端；第二N型金属氧化物晶体管的漏极连接第二P型金属氧化物晶体管的漏极以及第二和第四电阻的正端；第一电阻负端和第二电阻的负端连接，并且连接第五电容的上极板；第五电容的下极板接地；第三电阻的负端连接第三P型金属氧化物晶体管的漏极，并且作为差分输出负端；第四电阻的负端连接第四P型金属氧化物晶体管的漏极，并且作为差分输出正端；第三和第四P型金属氧化物晶体管的栅极连接，分别连接第五和第六电阻的负端，由第二偏置电压提供偏置；第五电阻的正端与第三电容的上极板连接，并且连接第一P型金属氧化物晶体管的栅极；第六电阻的正端与第四电容的上极板连接，并且连接第二P型金属氧化物晶体管的栅极；第一和第二P型金属氧化物晶体管的源极连接电源电压。