[实用新型]一种低功耗宽带低噪声放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低功耗宽带低噪声放大器，采用CMOS工艺，在射频电路中具有较大优势，设计结构简单，在改善噪声性能与增益同时，将功耗大幅度降低，具有较大的增益带宽与输入匹配带宽，且具有较小的噪声系数。

背景技术

低噪声放大器是噪声系数很低的放大器，一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器以及高灵敏度电子探测设备的放大电路，对于几乎所有的射频接收机系统，必不可少的一个模块就是低噪声放大器。由于系统接收到的射频信号幅度通常很弱，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，并且提供一定的电压增益，以提高输出的信噪比。

共栅结构放大器广泛应用于宽带低噪声放大器的设计中，主要原因是其具有宽带输入匹配特性，传统的共栅结构放大器电路如图1所示。信号由晶体管M1、M2源极输入，通过调整M1和M2的宽长比及栅极偏置电压，可以调整流经M1和M2的电流大小，进而改变M1和M2的跨导g_m，使其输入阻抗与50欧姆天线匹配。通过调整负载电阻R1和R2的阻值大小，可以获得不同的电压增益。该结构具有较宽的输入带宽和增益带宽。但是，传统的共栅结构放大器具有以下缺点： 

第一是功耗大，传统的共栅结构放大器的输入阻抗近似为1/(g_m+g_mb)，其中g_m为输入晶体管跨导，g_mb为输入晶体管衬底到源极电位差带来的体效应对应的等效跨导。为了实现输入阻抗与50欧姆天线的匹配，必须通过增加工作电流以提高输入管的跨导，使上式近似等于50欧姆。

第二是增益低，传统的共栅结构放大器的增益很大程度上取决于负载阻抗大小，但是大电阻负载会带来过多的压降，降低电压余度及线性度；而大感值负载电感既增加了芯片面积又会导致电路呈现窄带增益特性。

第三是隔离度差，由于传统的共栅结构放大器的隔离度较差，这将导致输出端信号返回到输入端，难以满足系统对隔离度指标的要求。

最后是噪声大，传统的共栅结构放大器的噪声系数较大，往往超过4dB。

发明内容

本实用新型是为克服传统共栅结构放大器的不足，提供一种低功耗宽带低噪声放大器，能在保证宽带特性基础上，降低放大器的功耗和噪声，提高放大器的增益和隔离度。

本实用新型采取的技术方案如下：一种低功耗宽带低噪声放大器，其特征在于：设有第一、第二两个输入单元、第一、第二两个隔离单元以及负载单元，差分射频输入信号的正、负两端分别连接第一、第二两个输入单元的正输入端及负输入端，第一、第二两个输入单元的输出端分别连接第一、第二两个隔离单元且第一、第二两个输入单元的输出端之间对应互连，第一隔离单元的输出连接负载单元，负载单元输出差分射频输出信号；其中：

第一输入单元包括NMOS管M1、NMOS管M2、第一、第二两个电阻、第一、第二两个电容,NMOS管M1及NMOS管M2的栅极分别串联电阻第一电阻及第二电阻后均连接第一偏置电压,NMOS管M1的栅极串联第一电容后连接NMOS管M2的源极并与差分射频输入信号的负端连接，NMOS管M2的栅极串联第二电容后连接NMOS管M1的源极并与差分射频输入信号的正端连接，NMOS管M1的衬底连接NMOS管M2的源极，NMOS管M2的衬底连接NMOS管M1的源极；

第二输入单元包括PMOS管M3、PMOS管M4、第三、第四两个电阻、第三、第四两个电容，PMOS管M3及PMOS管M4的栅极分别串联电阻第三电阻及第四电阻后均连接第二偏置电压，PMOS管M3的栅极串联第三电容后连接PMOS管M4的源极并与差分射频输入信号的负端连接 ，PMOS管M4的栅极串联第四电容后连接PMOS管M3的源极并与差分射频输入信号的正端连接，PMOS管M3的衬底连接PMOS管M4的源极，PMOS管M4的衬底连接PMOS管M3的源极；

第一输入单元中NMOS管M1的漏极通过第五电容连接第二输入单元中PMOS管M3的漏极，第一输入单元中NMOS管M2的漏极通过第六电容连接第二输入单元中PMOS管M4的漏极；

第一隔离单元包括第五NMOS管M5及第六NMOS管M6，第五NMOS管M5及第六NMOS管M6的源极分别连接第一输入单元中NMOS管M1及NMOS管M2的漏极，第五NMOS管M5及第六NMOS管M6的栅极均连接电源电压VDD；