低噪声放大器制造技术

一种具有多种增益模式的放大器，包括：与输入相连的、并行设置的多个共射共基放大器输入晶体管；与所述输入晶体管相连、并具有可变阻抗的退化级；以及开关装置，用于通过使所述输入晶体管中的一个或更多个截止并改变所述退化级的阻抗而在所述放大器的不同模式之间切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及低噪声放大器(LNA)，具体涉及一种适用于大动态范 围操作的LNA结构。
技术介绍
LNA的输入端通常必须与驱动该LNA的信号源的电阻匹配。通常采 用的用于产生所需输入电阻的方法是电感源极退化。图1中示出了共射 共基放大器差分MOS LNA的输入级。在图中，M0SFET M3和M4分别作为 M0SFET M1和M2的共射共基放大器，而且其栅极连接到恒定偏压。当以栅极驱动时，纯粹的MOSFET的输入阻抗主要为电容性。因此， 需要采用某种形式的反馈，以便在使用以栅极驱动的MOSFET时产生实 输入阻抗。图l中的电路的RF+输入的阻抗具有实分量，因为MOSFET在 其栅极和源极之间表现出相位滞后。因此，在M1的栅极看来，Ml的源 极处的电感的相位贡献减少了90'。对图l中电路的小信号模型进行分 析，产生针对M1的输入阻抗的如下结果(为简便起见，这里忽略了M1 的栅-漏电容的影响。由于MOSFET是共射共基放大器，因此忽略Cgd,不 会对如下结果有太大的改变)源极退化电感U,的影响(90°相位超前)被看作大小为I^i的实输入电阻(无相位超前)。上式中表示的LNA的输入电阻不纯粹为电阻 性的，包含电抗性成分。该电抗性成分在LNA的谐振频率上消失。在上述论据和电路图中，所使用的有源器件是MOSFET。应当指出， 即使当LNA使用双极性晶体管时，上述所有论据也成立。即使双极性器件已经具有其自身的实输入电阻(与MOSFET情况下的电容性相对)，通 常其仍需要使用电感退化以提供该器件的输入电阻并改进电路的线性 度。这导致与图l所示相似的电路，但所有的MOSFET都被双极性晶体管 所取代。通常LNA必须能够处理宽动态范围的信号。当输入信号较小时， LNA应当具有高增益和低噪声指数，而线性度并不那么重要。当输入信 号较大时，LNA应当具有低增益和高线性度，而噪声指数并不那么重要。 这提出了对M1和M2的跨导(上式中的gj的设计的相冲突的要求。为了获得良好的增益和噪声指数，g^应当以小的栅-源过驱动而 最大化。这限制了电路的线性度。可以使用电路中已经存在的电感退 化，以助于稍许改进线性度。然而，为了获得很高的线性度和低增益， gm,应当以大的栅-源过驱动而最小化。因此，能够对&进行修改、以 便为了高动态范围操作而针对噪声指数或线性度对LAN进行优化是重要的。如果通过修改M1的偏置电流而改变&，则电路的输入电阻也会立 即改变。这通过上式对Z^进行预测。这破坏了LNA的输入阻抗匹配。 输入阻抗匹配是很重要的，特别是在LNA由SAW滤波器驱动的情况下。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的LNA结构，其保持大动态范围上的 输入阻抗匹配。期望使LNA的增益、噪声指数和线性度在大动态范围上 最优化。LNA以唯一的方式提供了若干粗糙的AGC设置(增益模式)，其保 持这些增益模式下的输入阻抗匹配。每一种增益模式可以最优化，以 提供特定的增益、噪声指数和线性度，同时在所有情况下维持输入阻 抗匹配。新的结构在单个级中实现了很高性能的LNA，这节省了功率。本专利技术提供了一种具有多种增益模式的放大器，包括与输入相 连的、并行设置的多个共射共基放大器输入晶体管；与所述输入晶体 管相连、并具有可变阻抗的退化级；以及开关装置，用于通过使所述 输入晶体管中的一个或更多个截止并改变所述退化级的阻抗而在所述放大器的不同模式之间切换。所述退化级可以包括多个退化元件，而且所述开关装置通过旁路 一个或更多个所述退化元件而可操作地改变所述退化级的阻抗。所述 多个退化元件可以串联地设置。所述开关装置可被设置为使得所述退化级的阻抗与截止的输入 晶体管的个数有关。所述放大器可被设置为使得其输入阻抗与截止的输入晶体管的 个数以及所述退化级的阻抗有关，而且优选地，所述开关装置被设置 为使得所述退化级的阻抗随着截止的输入晶体管的个数而变化，从而 所述放大器的输入阻抗在每种增益模式下大致相同。所述开关装置可包括晶体管，该晶体管可以是MOSFET或双极性 晶体管。所述退化元件可以是电感元件。所述电感元件可包括沿其长度而 抽头以提供两个电感器部分的电感器。 所述退化元件可以是电阻元件。所述输入晶体管可从包括MOSFET和双极性晶体管的组中选择。在实施例中，提供了一种放大器电路，包括接收各个输入信号的 第一对共射共基放大器输入晶体管；与所述输入晶体管的各个晶体管 相连的第一退化元件并相应地与所述第一退化元件相连；与所述第一 对共射共基放大器输入晶体管并联设置的第二对共射共基放大器输入 晶体管；与所述第一退化元件中各个元件串联设置的第二对退化元件； 以及开关，用于旁路所述第二退化元件，其中，当所述第二输入晶体 管导通时，所述第二退化元件被所述开关旁路。用于所述输入晶体管的共射共基放大器可以是晶体管。输入晶体 管及其共射共基放大器可以是MOSFET，输入晶体管在其栅极接收输入 信号，并在其漏极连接至共射共基放大器晶体管，以及在其源极连接 至所述退化元件。该共射共基放大器晶体管可以在其漏极连接至临近 的共射共基放大器晶体管。所述开关可以是晶体管，该晶体管通过其漏极连接在各个退化元 件对之间，并连接至第二对输入晶体管的共射共基放大器的栅极。附图说明图1示出了现有技术中的共射共基放大器差分M0S LNA的输入级；图2示出了根据本专利技术的共射共基放大器差分M0S LNA的输入级； 图3示出了抽头电感器螺线； 图4是根据本专利技术的放大器的一般情况。具体实施例方式公开了一种用于在放大前处理信号的装置。在下文描述中，示出 多个特定细节以提供对本专利技术实施例的彻底理解。然而明显的是，对 于本领域的技术人员，不一定非要采用这些特定细节来实践本专利技术。图2所示的LNA具有两种增益模式-高增益模式和低增益模式。高增益模式提供了低线性度的良好增益和噪声指数-其对于小输入信号是 好的。低增益模式提供了较低增益和较高噪声指数的良好线性度-其对 于大输入信号是好的。通过数字信号LNU每LNA切入任一增益模式。 在该电路中，晶体管M9纯粹作为开关。尽管其被描述为MOS晶体管，然 而M9可使用任何种类的开关器件。当LNA—e处于适合的高电压时，LNA被设置为高增益模式。晶体管 M7和M8导通并用作M5和Me的共射共基放大器。晶体管M9也导通，并且其 使得电感器U和Ls4短路。LNA的输入信号由M,+M5和M2+M6的并行组合来 处理。这个设置给出了良好的组合输入跨导，其导致高增益和低噪声 指数。由于在高增益模式下输入器件(晶体管M,、 Ms和M2、 M6)具有大 的组合宽度，所以它们需要较低的栅-源过驱动，这会导致与下文所述 的低增益模式相比较低的线性度。高增益模式下的输入电阻由下式给 出<formula>formula see original document page 6</formula>其中gm和g^是M,和M5的跨导，"s,和Cgss是M,和M5的栅源电容，以及Ls, 是L的电感。当LNA,"处于OV时，LNA被设为低增益模式。晶体管M7和M8截止，这会阻止M5和M6的导通。此外，M9也截止，而且电感器Ls,和Ls3串联出 现，同时Ls2和U串联出现。输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多种增益模式的放大器，包括：与输入相连的、并行设置的多个共射共基放大器输入晶体管；与所述输入晶体管相连、并具有可变阻抗的退化级；以及开关装置，用于通过使所述输入晶体管中的一个或更多个截止并改变所述退化级的阻抗而在所述放大器的不同模式之间切换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加勒西凯恩雷山，克里斯塔朋里拉瓦塔娜农，
申请(专利权)人：英国福威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]