[发明专利]一种新型宽带太赫兹CMOS低噪声放大器

说明书

本发明公开了一种新型宽带太赫兹CMOS低噪声放大器，属于集成电路技术领域。本发明包括偏置器、片上变压器、T型电感结构的等效低耦合系数的变压器、运算放大器；所述偏置器用于进行馈电，作为放大器电路的输入端进行供电；所述片上变压器用于提高增益、增大调谐范围及降低功耗；所述T型电感结构的等效低耦合系数的变压器其功能等效于片上变压器，用于进一步降低匹配网络的插损，提高电路增益；所述运算放大器用于进行阻抗变换；所述偏置器与运算放大器相连接；所述片上变压器与运算放大器相连接；所述运算放大器与T型电感结构的等效低耦合系数的变压器相连接。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体为一种新型宽带太赫兹CMOS低噪声放大器。

背景技术

低噪声放大器，是一种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。在放大微弱信号的场合，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，以提高输出的信噪比。

传统用于通信系统的低噪声放大器带宽较窄、频率较低，而太赫兹的低噪声放大器需要带宽宽，频率高，相对于传统低噪声放大器，其设计难度大大提高。传统的太赫兹低噪声放大器一般采样传输线结构，同时为单端结构，然后该结构的低噪声放大器具有低增益和版图面积大的缺点。同时传统的太赫兹低噪声放大器一般采用SiGe工艺，然而采用SiGe工艺的低噪声放大器存在价格高的缺点。

采用了SiGe工艺基于传输线结构的低噪声放大器，传输线匹配结构中的传输线的长度通常要接近1/4波长到1/2波长的长度，该长度的传输线所需要的面将会是同等匹配功能下的电感或者变压器的3到4倍面积，因此基于传输线匹配的低噪声放大器面积将远大于基于电感匹配的低噪声放大器。同时传输线的Q值一般在5以内，甚至低至2左右，这会降低基于传输线的低噪声放大器的增益。

对于宽带的低噪声放大器，需要低耦合系数的变压器，而低耦合系数的变压器会导致其插损相对提高，因此本设计提出基于T型电感结构的等效低耦合系数的变压器，用以提高增益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型宽带太赫兹CMOS低噪声放大器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种新型宽带太赫兹CMOS低噪声放大器，该放大器包括偏置器、片上变压器、T型电感结构的等效低耦合系数的变压器、运算放大器；

根据上述技术方案，所述偏置器用于进行馈电，作为放大器电路的输入端进行供电；所述片上变压器用于提高增益、增大调谐范围及降低功耗；所述T型电感结构的等效低耦合系数的变压器其功能等效于片上变压器，用于进一步降低匹配网络的插损，提高电路增益；所述运算放大器用于进行阻抗变换；

根据上述技术方案，所述偏置器与运算放大器相连接；所述片上变压器与运算放大器相连接；所述运算放大器与T型电感结构的等效低耦合系数的变压器相连接。

根据上述技术方案，所述片上变压器包括初级线圈、次级线圈；

根据上述技术方案，所述初级线圈与次级线圈以同侧并联的方式进行连接。

根据上述技术方案，所述片上变压器的电压计算方式如下：

V₁＝jωL₁I₁+jωMI₂

其中，V₁为片上变压器的电压；L₁为初级线圈的电感；I₁为初级线圈的电流；I₂为次级线圈的电流；M为初级线圈与次级线圈的互感系数；j为虚数单位；ω为角速度。

根据上述技术方案，所述T型电感结构的等效低耦合系数的变压器的电压计算方式如下：