[发明专利]单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器

权利要求书

1.一种单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：包括单端输入的主放大电路(I)，还包括与主放大电路相连的单端到差分转换的有源巴伦(II)以及偏置控制电路；所述的主放大电路主要由主放大N型晶体管(MN1)和辅助放大P型晶体管(MP1)组成；所述的单端到差分的有源巴伦主要由一共栅放大电路和一共源放大电路组成，形成共栅或共源结构；射频信号(RF_in)直接或者通过电容交流耦合至晶体管(MN1)和晶体管(MP1)的栅极，晶体管(MN1)的源极接地(GND)，晶体管(MN1)的漏极与晶体管(MP1)的漏极相连，晶体管(MP1)的源极接电源(VDD)；晶体管(MN1)的漏极同时与共栅放大电路的放大管(MN2)的源极相连；晶体管(MN1)的漏极又通过电容(C2)与共源放大电路的输入端连接；差分信号(RF_outp和RF_outn)分别从共栅放大电路的负载电阻(RL1)和共源放大电路的负载电阻(RL2)输出；偏置控制电路为主放大电路、共栅放大电路、共源放大电路的中的晶体管提供偏置电压。

2.如权利要求1所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：主放大管(MN1)与辅助放大管(MP1)共用一部分直流电流，主放大管(MN1)的另一部分电流则由共栅放大器提供，形成两路电流共用的结构。

3.如权利要求1所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：单端到差分转换的有源巴伦中共栅放大器和共源放大器具有相同的电压放大倍数。

4.如权利要求1所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：共栅放大器至少由一个晶体管(MN2)、负载电阻(RL1)以及接地电容(C3)组成，晶体管(MN2)的源极与晶体管(MN1)的漏极直接相连，晶体管(MN2)的漏极通过负载电阻(RL1)连接到电源(VDD)，晶体管(MN2)的栅极通过电容(C3)接地；共源放大器至少由一个晶体管(MN3)和负载电阻(RL2)组成，晶体管(MN3)的源极接地，晶体管(MN3)的漏极则通过负载电阻(RL2)接电源(VDD)。

5.如权利要求1所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：主放大电路(I)的连接方式是，晶体管(MN1)和晶体管(MP1)的漏极通过电阻(R0)直接与各自的栅极相连；或者都通过电阻加上电容与各自的栅极相连；或者其中一个晶体管漏极通过电阻直接与其栅极连接，另外一个晶体管的漏极通过电阻和电容与自身的栅极连接；当电阻(R0)与晶体管(MN1)和晶体管(MP1)直接相连时，晶体管(MN1)和晶体管(MP1)的偏置电压由电阻(R0)直接提供；当电阻(R0)与晶体管(MN1)和晶体管(MP1)通过电容耦合相连时，晶体管(MN1)和晶体管(MP1)的偏置电压由外部偏置电路提供。

6.如权利要求1或5所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：电阻(R0)形成并联负反馈，使得主放大电路的输入阻抗与信号源阻抗相等，从而实现输入阻抗匹配。

7.如权利要求1所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：晶体管(MN2)和(MN3)的栅极分别通过电阻(R4)和(R3)各自接到偏置电路的控制电压(Vb4)和(Vb3)上，晶体管(MN2)的源极通过电阻(R2)为外部偏置电路提供控制电压(Vb2)。

8.如权利要求7所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：电阻(R2)、(R3)和(R4)为高阻值电阻，起阻断射频信号的作用。

9.如权利要求1或3或4所述的单端输入差分输出的宽带射频低噪声放大器，其特征在于：电阻(RL1)和(RL2)相等，晶体管(MN2)和(MN3)尺寸相同，电阻(R0)为晶体管(MN1)提供自偏置，直流电压运算电路(III)为晶体管(MN2)提供偏置控制电压(Vb4)，直流电压运算电路(III)通过一个直流电压加法器(Q3)实现直流电压(Vb2)和(Vb3)的求和；同时直流电压加法器(Q3)内部可以对输出电压(Vb4)进行微调。