[发明专利]一种高线性度低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明属于射频集成电路设计领域，具体涉及一种高线性度低噪声放大器。

背景技术

近年来，无线通信技术得到迅猛的发展，在社会生活中扮演着越来越重要的角色。无线通信的发展对收发机前端电路提出了更高的要求。

低噪声放大器LNA（Low Noise Amplifier）作为接收机前端第一级，其性能的好坏直接影响了整个接收机系统的性能，系统总的噪声系数取决于第一级低噪声放大器的噪声性能。除了系统的整体噪声以外，无论是发射还是接收数据，天线会持续发射很大的载波信号，载波信号通过环行器或定向耦合器泄漏进入接收机前端，能量可以达到0dBm以上，远远大于接收信号的能量。又由于大部分通信系统中接收和发送信号为同一载波频率，无法在接收机前端通过射频带通滤波器将泄漏的载波信号滤除，使得接收机前端产生减敏和阻塞，严重影响了接收链路的动态范围。

总结以上，如何在保证一定灵敏度的情况下,抑制载波泄漏对接收机造成的影响，是提高接收机性能的关键。这就对接收机射频前端电路提出了性能要求，LNA不再只关注噪声性能，更多需要注重线性度，以使其能在接受到大的阻塞信号的同时能够线性放大微弱的有用信号。

目前，通信系统中载波泄漏问题在射频识别（Radio Frequency Identification）技术中尤为突出，且研究发现，更适合未来，特别是商业供应链中应用的是超高频频段系统，因此，本发明的仿真频率设定为超高频频段。

图1所示为一种典型的差分低噪声放大器。NM1、NM3以及NM2、NM4构成共源共栅结构提供了低噪声放大器的增益，同时降低了NM1、NM2的漏极电容所产生的密勒效应，并且提高了输入与输出之间的隔离度。

L1、L2、L3、L4用来实现匹配使得输入阻抗为50欧姆，其中L1、L2作为源级负反馈电阻，调节L3、L4用来控制整个低噪放工作的频点，而在NM1、NM2上分别并联电容C1、C2可以提高两个MOS管的栅源电容Cgs，增加了控制电感的裕度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，为了满足射频电路前端对线性度的要求，提出一种高线性度低噪声放大器。所述放大器包括了全差分放大器与共模反馈电路（Common-Feedback,CMFB）两个模块，通过全差分放大器的差分输出端检测出共模电平，并由共模反馈电路CMFB负反馈给尾电流源的栅极，提高工作电流，以增大线性度；该放大器电路有正、负两路输入、输出，该两路电路完全对称设计。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种高线性度低噪声放大器，包含全差分放大器和共模反馈电路；所述全差分放大器的差分输出端输出共模电平，并由所述共模反馈电路负反馈给尾电流源的栅极；所述共模反馈电路，其正极与所述全差分放大器的差分输出信号的正输出端连接，负极与所述全差分放大器的差分输出信号的负输出端连接。

所述全差分放大器由典型的全差分电路与交叉耦合电容共同构成；所述典型的全差分电路包括第一NMOS管到第五NMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第一到第四电感、第一电容、第二电容、第三电阻、第四电阻；所述交叉耦合电容包括了第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻；

所述典型的全差分电路的连接方法如下：第一NMOS管漏极与第三NMOS管源极相连；第二NMOS管漏极与第四NMOS管源极相连；第三NMOS管漏极与第七PMOS管漏极相连；第四NMOS管漏极与第八PMOS管漏极相连；第三NMOS管栅极、第四NMOS管栅极、第七PMOS管源极、第八PMOS管源极与电源相连；第七PMOS管栅极、第八PMOS管栅极接第三偏置电压；第一NMOS管源极与栅极间连接第一电容，第一NMOS管源极与第一电感一端相连；第二NMOS管源极与栅极间连接第二电容；第二NMOS管源极与第二电感一端相连；第一电感另一端、第二电感另一端与作为全差分电路尾电流源的第五NMOS管的漏极相连；第五NMOS管源极接地，栅极接第二偏置电压；第一NMOS管栅极与第三电感一端相连，第三电感另一端接输入信号并与第三电阻一端相连，第三电阻另一端接第一偏置电压；第二NMOS管栅极与第四电感一端相连，第四电感另一端接输入信号并与第四电阻一端相连，第四电阻另一端接第一偏置电压；