抗工艺变化的２．４ＧＨｚ低噪声放大器电路制造技术

本发明专利技术公开了一种抗工艺变化的２．４ＧＨｚ低噪声放大器电路，包括主要由放大晶体管和隔离晶体管级联所组成的放大器模块，还包括电流基准模块、电流镜模块和运算放大器以实现抗工艺变化功能，其中：电流基准模块输出稳定的偏置电流，作为运算放大器的工作电流；电流镜模块输出稳定的基准电压；运算放大器将电流镜模块输出的基准电压作为负输入，将放大晶体管的漏极电压作为正输入，将正负输入的电压差经放大后输出作为放大晶体管的栅极电压。本发明专利技术通过运算放大器ＯＰＡ为通过放大晶体管Ｍ１的电流提供了负反馈，使得本发明专利技术的低噪声放大器电路可以抵抗工艺变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种射频集成电路，特别是涉及一种2. 4GHz低噪声放大器 电路。
技术介绍
传统的2. 4GHz低噪声放大器电路请参阅图l，射频信号由输入端INPUT 进入低噪声放大器，经过放大晶体管Ml和隔离晶体管M2的隔离放大，由 输出端OUTPUT输出，其中基准电压Vbias为放大晶体管Ml提供稳定的工 作电流以保证放大晶体管Ml正常工作，源电感Ls提供源端退化线性化功 能，漏电感Ld提供负载。低噪声放大器经过精心的设计和匹配，目的在于 在尽量引入最小噪声的情况下对信号实现放大。图1所示的低噪声放大器电路主要由放大晶体管Ml和隔离晶体管M2 级联所组成，其中Ml和M2都是MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)。在集成电 路设计时，MOSFET的性能往往以工艺角(Process Corner)的形式给出。 请参阅图2，工程师把NMOSFET和PM0SFET的速度波动范围限制在由四个角 所确定的矩形内，这四个角分别是FF、 SS、 FS和SF。 FF表示快NMOSFET 和快PMOSFET， SS表示慢NMOSFET和慢PMOSFET， FS表示快丽0SFET和慢 PM0SFET， SF表示慢NMOSFET和快PM0SFET。这里的快对应于门延迟时间短， 慢对应于门延迟时间长。在提取与每一个角对应的晶体管模型时，其NMOSFET和PMOSFET的测试结构就显示出不同的门延迟时间。因此，在各种 工艺角条件下对电路进行仿真是决定成品率的基础。芯片生产过程中，工艺角条件会发生变化，这导致电路设计仿真时的 电路偏置点和工作电流发生变化，偏离设定的工作状态，严重影响到射频 晶体管高频小信号特性，例如跨导、截止频率、噪声、寄生电容等特性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种2. 4GHz低噪声放大器电路，所 述电路可以抵抗工艺变化，保证射频晶体管工作在设定好的状态下。为解决上述技术问题，本专利技术2. 4GHz低噪声放大器电路包括主要由放 大晶体管和隔离晶体管级联所组成的放大器模块，还包括电流基准模块、电流镜模块和运算放大器以实现抗工艺变化功能，其中电流基准模块输出稳定的偏置电流，作为运算放大器的工作电流； 电流镜模块输出稳定的基准电压；运算放大器将电流镜模块输出的基准电压作为负输入，将放大晶体管 的漏极电压作为正输入，将正负输入的电压差经放大后输出作为放大晶体 管的栅极电压。作为对本专利技术的进一步改进，所述电流镜模块复制电流基准模块输出 的偏置电流，并输出稳定的基准电压。所述电路还包括启动模块，启动模块提供电流基准模块开始工作的启 动电路。所述电路还包括使能模块，使能模块提供电流基准模块停止工作的关闭电路。本专利技术通过运算放大器0PA为通过放大晶体管Ml的电流提供了负反馈，使得本专利技术的放大器电路可以抵抗工艺变化。因此，本专利技术的放大器 电路的直流工作状态、小信号参数、大信号参数在各种工艺角条件下的仿 真结果差距明显縮小，这对于射频集成电路的正常工作具有重要的意义。 附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明图1是现有的2. 4GHz低噪声放大器的核心电路图； 图2是基于丽0S和PM0S器件速度的工艺角的示意图； 图3是本专利技术包含抗工艺变化电路的2. 4GHz低噪声放大器的核心电路 示意图4是本专利技术包含抗工艺变化电路的2. 4GHz低噪声放大器的核心电路 加上匹配网络的仿真示意图中附图标记为INPUT —输入端；OUTPUT—输出端；VDD—电源电压；Ld —漏电感；LS —源电感；Ml—放大晶体管；M2 —隔离晶体管；VbiaS—基 准电压；Ibias —偏置电流；Rl—偏置电阻；R2 —偏置电阻；BIAS—电流基准模块；MIRR0R—电流镜模块；EN—使能模块；START —启动模块；OPA— 运算放大器；PORT0 —输入测试端口； P0RT1 —输出测试端口； VDDL—电源 针脚；VDD—RF-射频电路电源针脚；VSSL—接地针脚；RFin—输入端；RFout 一输出端；gnd—接地；Ll、 L2 —匹配电感；Cb —隔直电容，C一匹配电容。具体实施方式请参阅图3，本专利技术的2.4GHz低噪声放大器电路在图1所示的原有电 路基础上增加了电流基准模块BIAS、电流镜模块MIRROR、使能模块EN、启 动模块START和运算放大器0PA。上述各增加的模块中，电流基准模块BIAS 输出稳定的偏置电流Ibias，偏置电流Ibias作为运算放大器OPA的工作电 流，保证运算放大器OPA正常工作。电流镜模块MIRROR复制偏置电流Ibias 并输出稳定的基准电压Vbias，基准电压Vbias作为运算放大器OPA的负输 入，为运算放大器OPA提供一个稳定的比较电压。启动模块START提供了 启动电流基准模块BIAS并保证其正常工作的电路，使能模块EN提供了关 闭电流基准模块BIAS的电路。运算放大器OPA将放大晶体管Ml的漏极电 压作为正输入，运算放大器OPA的输入是正输入与负输入的电压差值，运 算放大器0PA的输出是放大晶体管M1的栅极电压。由此，运算放大器OPA 通过检测放大晶体管M1的漏极电压变化、放大正、负输入的电压差并转化 为放大晶体管M1的栅极电压，为通过放大晶体管M1的电流提供了负反馈， 保证了放大晶体管M1的栅极电压和漏极电压稳定，从而保证了放大晶体管 Ml工作在稳定的直流工作状态下。经试验发现，图1所示的原有电路中通过放大晶体管Ml的电流在FF 状态下是正常状态下的2.4倍，在SS状态下是正常状态下的30。/。；图3所 示的本专利技术电路中通过放大晶体管Ml的电流在FF状态下是正常状态下的 L13倍，在SS状态下是正常状态下的92呢。本专利技术所涉及的电流基准模块BIAS、电流镜模块MIRR0R、使能模块EN、 启动模块START均有较为成熟的电路形式，在此不再赘述。图4是本专利技术2. 4GHz低噪声放大器的核心电路加上匹配网络的仿真示 意图，其中的三角形放大器符号即为图3或图4所示的核心电路部分。其 中VDDL和VDD_RF为电源针脚，VSSL为接地针脚，P0RT0是输入测试端口 ， P0RT1是输出测试端口。测试射频信号由输入测试端口 PORT0进入，经过隔 直电容Cb和主要由匹配电感Ll组成的输入匹配网络进入到低噪声放大器 的核心电路，经放大后经过主要由匹配电容C和匹配电感L2组成的输出匹 配网络和隔直电容Cb，到达输出测试端口 P0RT1，其中输入匹配网络和输出 匹配网络的结构和数值根据低噪声放大器来具体设计，使电路达到最佳噪 声和增益性能。权利要求1. 一种2.4GHz低噪声放大器电路，包括主要由放大晶体管和隔离晶体管级联所组成的放大器模块，其特征是所述电路还包括电流基准模块、电流镜模块和运算放大器以实现抗工艺变化功能，其中电流基准模块输出稳定的偏置电流，作为运算放大器的工作电流；电流镜模块输出稳定的基准电压；运算放大器将电流镜模块输出的基准电压作为负输入，将放大晶体管的漏极电压作为正输入，将正负输入的电压差经放大后输出作为放大晶体管的栅极电压。2. 根据权利要求1所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种２．４ＧＨｚ低噪声放大器电路，包括主要由放大晶体管和隔离晶体管级联所组成的放大器模块，其特征是：所述电路还包括电流基准模块、电流镜模块和运算放大器以实现抗工艺变化功能，其中：　电流基准模块输出稳定的偏置电流，作为运算放大器的工作电流；　电流镜模块输出稳定的基准电压；　运算放大器将电流镜模块输出的基准电压作为负输入，将放大晶体管的漏极电压作为正输入，将正负输入的电压差经放大后输出作为放大晶体管的栅极电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁志勇，朱红卫，唐成伟，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]