[发明专利]一种CMOS低失真低噪声放大器电路

说明书

本发明公开一种CMOS低失真低噪声放大器电路，应用于射频集成电路领域，针对现有技术中放大器电路的三阶交调线性度在0dBm以下，也难于应对大信号干扰环境的问题；本发明的跨导输入级采用互补共源级结构，使得电流效率加倍；线性提高级采用互补共射级来改善互补共源级的小信号线性度；反馈级采用源随器解决非线性有源反馈的二阶相互作用问题；片外元件与输入寄生电容构成π型匹配网络增强输入匹配带宽，从而避免使用片上大容量电感；共模反馈电路则通过检测低噪放电路的输出端口的共模电压，并与参考电压进行比较，得到的误差信号通过偏置电阻反馈连接到M_p1、M_p2的栅极，进行动态调整，使得电路工作在稳定的直流工作点。

技术领域

本发明属于射频集成电路领域，特别涉及一种低噪声放大器电路。

背景技术

目前，软件无线端技术愈发普及，仅需要在基带软件协议层进行配置，满足不同通信协议需求的各个标准便能灵活的彼此兼容共存于一套硬件设备平台上。因此，宽带射频收发技术的研究愈发显得重要。相比于传统臃肿的收发机结构，近年来提出的新型无SAW(surface acoustic wave)滤波器收发结构很快成为业界关注的重点。为了获得好的抗阻塞干扰能力，无SAW接收机设计抛弃了传统的电压模式，转而采用了新颖的电流模式设计理念。

随着射频集成电路工作频率越来越高，在低压低功耗的应用环境中，传统的电压模式电路已不能很好地应对电路信号的处理，非线性等缺点逐渐暴露出来。而以电流为信号变量表征载体的电流模式电路可以解决电压模式电路在速度、带宽、低压、低功耗方面的瓶颈。近年来，电流模式电路在模拟/混合信号处理中的潜在优势正逐渐被挖掘，并逐渐渗透到射频集成电路设计技术领域中来。

无SAW接收机核心电路单元结构如图1所示，它包括低噪声(跨导)放大器、电流换向型无源混频器、基带滤波器为组成单元。原理上通过低噪声放大器将阻塞干扰转化为电流信号，阻塞电流信号在混频器后面的基带滤波器处得以消除。位于接收链路第一级的低噪声放大器，其噪声显得至关重要，所以在宽带内的噪声优化问题又构成了无SAW接收机的另一难点。此外，低噪声的获得也不能用大功耗来交换，因为低功耗一直是芯片设计的基本出发点。

在现有技术1(E.A.Keehr and A.Hajimiri,“A Wide-Swing Low-NoiseTransconductance Amplifier and the Enabling of Large-Signal Handling Direct-Conversion Receivers,”IEEE Trans.Circuits Syst.Regul.Pap.,vol.59,no.1,pp.30–43,Jan.2012)中，基于推挽操作，实现了大信号输入1dB压缩点为22dBm。然而，由于需要满足匹配要求，其跨导势必较小；注意到接收机频带有限。现有技术2(M.Mehrpoo andR.B.Staszewski,“Ahighly selective LNTA capable of large-signal handling forRF receiver front-ends,”in 2013 IEEE Radio Frequency Integrated CircuitsSymposium(RFIC),2013,pp.185–188)则提出了一种具有gm增强和N路滤波的推挽式共栅共源结构，实现了大跨导和高线性。但是，噪声系数很大(为6.5dB)，且单端结构抗干扰能力差。注意到这两种结构都需要庞大的片上电感器。此外，文献(Guo Benqing,A 8.1mW 0.1～2GHz inductorless CMOS LNTA for software-defined radio applications，IEEEASICON,1-4,2015)提出了一种创新方案，功耗和噪声都较低，但是三阶交调点线性度在0dBm以下，难于应对大信号干扰环境。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种CMOS低失真低噪声放大器电路，具有低噪声、低失真(高线性)、低功耗、又具有抗阻塞干扰能力。