專利名稱：：雙頻段電感復(fù)用的射頻cmos低噪聲放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種雙頻段電感復(fù)用的射頻CMOS低噪聲放大器，屬于射頻低噪聲放大器的
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著射頻集成電路的迅速發(fā)展，日常生活中無線通訊產(chǎn)品的使用日趨頻繁900MHzGSM移動電話，2.4GHz的藍(lán)牙通信，4.9GHz的公眾安全通信系統(tǒng)，5.2GHz的無線局域網(wǎng)等。在這些產(chǎn)品中無線接收機模塊前端的重要部分是射頻低噪聲放大器(RadioFrequencyLowNoiseAmplifier,簡稱RFLNA)。它的作用是將通過天線接收到的微弱信號進(jìn)行放大，同時盡可能的降低射頻低噪聲放大器本身的噪聲，以及盡可能的提高增益，以便接收機的后續(xù)模塊進(jìn)行處理。由于射頻低噪聲放大器是除了天線以外整個接收機，同時也是整個系統(tǒng)中最先處理無線信號的模塊，其特性指標(biāo)會對整個接收機的性能有重要影響。因此提高射頻低噪聲放大器的各項指標(biāo)是十分必要的。描述射頻低噪聲放大器性能的主要參數(shù)有電壓增益、輸入損耗、輸出損耗、反向隔離度、線性度和噪聲。由于這些參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)、相互制約的，因此采用何種折衷方案來提高射頻低噪聲放大器的整體性能成了接收機設(shè)計的主要難點。ZhenbiaoLi等發(fā)表了論文"ADual—BandCMOSFront—EndWithTwoGainModesforWirelessLANApplications",該文報道了的一個雙頻段射頻低噪聲放大器，在兩個頻段增益都很高，分別達(dá)到了30dB和25dB，見圖1，但是該射頻低噪聲放大器需要使用五個電感，大大增加了芯片占用面積，而且功耗極大，工作時，兩個頻段的功耗分別為5.4mW和16.38mW
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是推出一種雙頻段電感復(fù)用的射頻CMOS低噪聲放大器。該放大器具有噪聲低、功耗小和面積小等優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案。該放大器在
背景技術(shù)：
的雙頻段低噪聲放大器的基礎(chǔ)上將放大5.2GHz信號的模式改成了共柵放大模式，去除一個電感，增加一個由MOS管構(gòu)成的5.2GHz使能電路，5.2GHz輸出信號從與2.4GHz信號輸出端分開的5.2GHz信號輸出端輸出?，F(xiàn)結(jié)合附圖具體描述本發(fā)明的技術(shù)方案。一種雙頻段電感復(fù)用的射頻CMOS低噪聲放大器，含第一MOS管M1，第二MOS管M2，第一電感L1，第二電感L2，第三電感Ls，第四電感Lg，電阻RB，第一電感Ll、第二電感L2、第二MOS管M2、第一MOS管Ml和第三電感Ls串聯(lián)后跨接在電源正端VDD和電源負(fù)端GND之間第一電感Ll的一端與電源正端VDD連接，第一電感L1的另一端與第二電感L2的一端連接，第二電感L2的另一端與第二MOS管M2的漏極連接在一起作為2.4GHz輸出信號的輸出端V。ut，2.4，第二MOS管M2的源極與第一MOS管Ml的漏極連接，第一MOS管Ml的源極與第三電感Ls的一端連接，第三電感Ls的另一端與電源負(fù)端GND連接，第二MOS管M2的柵極作為信號控制端V2.4,enable，第四電感Lg的一端作為2.4GHz信號的輸入端Vin,2.4，第四電感Lg的另一端與第一MOS管Ml的柵極連接，電阻Rb的一端與第一MOS管Ml的柵極連接，電阻RB的另一端作為2.4GHz信號的偏置電壓輸入端VB，2.4，其特征在于，它還含第三MOS管M3，第四MOS管M4，第一電容C1，第二電容C2，第三電容C3，第二電容C2與第一電容C1串聯(lián)后跨接在第一MOS管Ml的源極和電源負(fù)端GND之間，第二電容C2與第一電容CI的連接點作為5.2GHz輸入信號的輸入端Vjn,5.2，第三MOS管M3的漏極和源極跨接在第一電感Ll與第二電感L2的連接點和第一MOS管Ml的源極之間，第三MOS管M3的柵極作為放大5.2GHz信號的放大器的使能端V5.2,enable，第三MOS管M3的漏極作為5.2GHz輸出信號的輸出端V。ut,5.2，第三電容C3與第四MOS管M4串聯(lián)后跨接在第三MOS管M3的漏極和電源負(fù)端GND之間第三電容C3的一端與第三MOS管M3的漏極連接，第三電容C3的另一端與第四MOS管M4的漏極連接，第四MOS管M4的源極與電源負(fù)端GND連接，第四MOS管M4的柵極作為5.2GHz信號的偏置電源輸入端VB,52。與.
背景技術(shù)：
相比，本發(fā)明的優(yōu)點-1、本發(fā)明只使用四個電感，比
背景技術(shù)：
少用了一個電感，有助于在制造集成電路時節(jié)省寶貴的芯片面積。2、本發(fā)明工作在兩個頻段時消耗的電能少，分別為3.6mW和6mW，為低功耗雙頻段低噪聲放大器的設(shè)計提供了一個解決方案。圖1:開關(guān)控制電感的CMOS低噪聲放大器。圖2:本發(fā)明的雙頻段電感復(fù)用的射頻CMOS低噪聲放大器。圖3:本發(fā)明的低噪聲放大器工作在2.4GHz模式的電路圖。圖4:本發(fā)明的低噪聲放大器工作在5.2GHz模式的電路圖。具體實施方案現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例本實施例具有與圖2所示的電路完全相同的電路結(jié)構(gòu)。本實施例所用的的元器件的規(guī)格和電路參數(shù)羅列如下第一MOS管Ml，第二MOS管M2，第三MOS管M3，第四MOS管M4的寬長比分別是120ym/0.13ym，100um/0.13um，130ym/0.13nm，150ym/0.13ym;第一電感Lg，第二電感Ls，第三電感Ll，第四電感L2的電感量分另'J是8.885nH，1.166nH，2.766nH，7.657nH;第一電容C1，第二電容C2，第三電容C3電容值分別是35fF，300fF，50fF;電阻Rb為2kQ;放大2.4GHz信號的放大器的偏置端VB,2.4電壓是0.9V或0V;放大2.4GHz信號的放大器的使能端V2.4，enable電壓是1.2V或0V;放大5.2GHz信號的放大器的偏置端VB,52電壓是OV或0.7V;放大5.2GHZ信號的放大器的使能端Vs.2,enab,e電壓是0V或0.9V;電源電壓是1.8V。下面詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案的工作原理。本發(fā)明的雙頻段電感復(fù)用的射頻CMOS低噪聲放大器電路圖如圖4所示。當(dāng)放大5.2GHz信號的放大器的使能端V5.2，enable和放大5.2GHz信號的放大器的偏置端VB，52的電壓都為OV時，第三MOS管M3和第四MOS管M4截止，雙頻段低噪聲放大器處在放大2.4GHz信號的狀態(tài)，這時的工作電路如圖3所示。該電路是CMOS共源共柵放大電路，第四電感Lg和第三電感Ls為2.4GHz的信號提供了輸入匹配，輸入阻抗為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(1)式中，gm!是Ml的跨導(dǎo)，Cgu是第一MOS管Ml的柵源電容。輸出阻抗為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(2)式中，Cpu是第四MOS管M4、第一電感L,和第二電感L2的總寄生電容，Cu是第二MOS管M2和第二電感L2的總寄生電容。在放大2.4GHz信號的放大器的偏置端Vb,2.4加上0.9V的偏置電壓，在放大2.4GHZ信號的放大器的使能端V2.4,e。ab,e加上1.8V的電壓，第一MOS管Ml和第二MOS管M2就工作在放大狀態(tài)，輸入信號從2.4GHz信號的輸入端Vin,2.4輸入，第一MOS管Ml將輸入信號(電壓)轉(zhuǎn)換成電流信號，該電流信號經(jīng)過第一電感"和第二電感L2，在第二MOS管M2的漏極形成2.4GHz的輸出信號，經(jīng)2.4GHz信號的輸出端V。ut,2.4輸出。當(dāng)放大2.4GHz信號的放大器的使能端V2.4，enable和放大2.4GHz信號的放大器的偏置端Vs，2.4的電壓都為0V時，第一MOS管Ml和第二MOS管M2截止，雙頻段低噪聲放大器處在放大5.2GHz信號的狀態(tài)，這時的工作電路如圖4所示。該電路是CMOS共柵放大電路，對5.2GHz信號而言，輸入阻抗的實部為C，c+c21m3(3)輸入阻抗的虛部在下面的角頻率下發(fā)生諧振1c，+c，(4)此時諧振網(wǎng)絡(luò)的Q值為a.2=i(5);.2GHz信號的輸出端處的諧振網(wǎng)絡(luò)主要由L2和C^組成，輸出阻抗為11(6)式中，Cu是第三MOS管M3和第四MOS管M4的寄生電容，CPL3主要是第二MOS管M2的寄生電容。在放大5.2GHz信號的放大器的使能端V5.2,enab,e加0.9V的電壓，第三MOS管M3進(jìn)入放大狀態(tài)。在放大5.2GHz信號的放大器的偏置端Vb,5.2加上0.7V的偏置電壓，使第四MOS管M4處于導(dǎo)通狀態(tài)，給輸出阻抗提供匹配電容。5.2GHz的輸入信號通過第一電容Cl和第二電容C2傳輸?shù)降谌齅OS管M3的源極，通過第三MOS管M3的共柵放大，在第三MOS管M3的漏極形成5.2GHz的輸出信號，經(jīng)5.2GHz信號的輸出端V。uu.4輸出。在兩種模式下，輸出信號都大于輸入信號，換言之，輸入信號得到了放大。本發(fā)明的低噪聲放大器使用了復(fù)用電感的結(jié)構(gòu)。當(dāng)工作在2.4GHz的模式中，輸入晶體管第一MOS管Ml處于共源結(jié)構(gòu)，第一MOS管Ml和第二MOS管M2組成了經(jīng)典的共源共柵放大電路，提供了高增益，高隔離度；當(dāng)工作在5.2GHz的模式中，2.4GHz模式中的輸入晶體管第一MOS管Ml截止，5.2GHz模式中的輸入晶體管第三MOS管M3處于共柵結(jié)構(gòu)。在兩種工作模式中，低噪聲放大器共用了源極負(fù)反饋電感第三電感Ls和其負(fù)載電感第一電感L,和第二電感L2，減少了使用電感的個數(shù)，節(jié)省了寶貴的芯片面積，而且在兩個頻段上的功耗只有3.6mW和6mW。具體的性能比較見下表表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>本發(fā)明的低噪聲放大器特別適于在無線通信設(shè)備中作前端放大器。權(quán)利要求1、一種雙頻段電感復(fù)用的射頻CMOS低噪聲放大器，含第一MOS管(M1)，第二MOS管(M2)，第一電感(L1)，第二電感(L2)，第三電感(Ls)，第四電感(Lg)，電阻(RB)，第一電感(L1)、第二電感(L2)、第MOS管(M2)、第一MOS管(M1)和第三電感(Ls)串聯(lián)后跨接在電源正端(VDD)和電源負(fù)端(GND)之間第一電感(L1)的一端與電源正端(VDD)連接，第一電感(L1)的另一端與第二電感(L2)的一端連接，第二電感(L2)的另一端與第二MOS管(M2)的漏極連接在一起作為2.4GHz輸出信號的輸出端(Vout，2.4)，第二MOS管(M2)的源極與第一MOS管(M1)的漏極連接，第一MOS管(M1)的源極與第三電感(Ls)的一端連接，第三電感(Ls)的另一端與電源負(fù)端(GND)連接，第MOS管(M2)的柵極作為信號控制端(V2.4，enable)，第四電感(Lg)的一端作為2.4GHz信號的輸入端(Vin，2.4)，第四電感(Lg)的另一端與第一MOS管(M1)的柵極連接，電阻(RB)的一端與第一MOS管(M1)的柵極連接，電阻(RB)的另一端作為2.4GHz信號的偏置電壓輸入端(VB，2.4)，其特征在于，它還含第三MOS管(M3)，第四MOS管(M4)，第一電容(C1)，第二電容(C2)，第三電容(C3)，第二電容(C2)與第一電容(C1)串聯(lián)后跨接在第一MOS管(M1)的源極和電源負(fù)端(GND)之間，第二電容(C2)與第一電容(C1)的連接點作為5.2GHz輸入信號的輸入端(Vin，5.2)，第三MOS管(M3)的漏極和源極跨接在第一電感(L1)與第二電感(L2)的連接點和第一MOS管(M1)的源極之間，第三MOS管(M3)的柵極作為放大5.2GHz信號的放大器的使能端(V5.2，enable)，第三MOS管(M3)的漏極作為5.2GHz輸出信號的輸出端(Vout5.2)，第三電容(C3)與第四MOS管(M4)串聯(lián)后跨接在第三MOS管(M3)的漏極和電源負(fù)端(GND)之間第三電容(C3)的一端與第三MOS管(M3)的漏極連接，第三電容(C3)的另一端與第四MOS管(M4)的漏極連接，第四MOS管(M4)的源極與電源負(fù)端(GND)連接，第四MOS管(M4)的柵極作為5.2GHz信號的偏置電源輸入端(VB，5.2)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頻段電感復(fù)用的射頻CMOS低噪聲放大器，其特征在于，所用的的元器件的規(guī)格和電路參數(shù)羅列如下第一MOS管(Ml)，第二MOS管(M2)，第三MOS管(M3)，第四MOS管(M4)的寬長比分別是120um/0.13um，100um/0.13hm，130um/0.13um，150um/0.13um;第一電感(Lg)，第二電感(Ls)，第三電感(L1)，第四電感(L2)的電感量分別是8.885nH，1.166nH，2.766nH，7.657nH;第一電容(ci)，第二電容(C2)，第三電容(C3)電容值分別是35fF，300fF，50fF;電阻(Rb)為2kQ;放大2.4GHz信號的放大器的偏置端(Vs，2.4)電壓是0.9V或0V;放大2.4GHz信號的放大器的使能端(V24,enable)電壓是1.2V或0V;放大5.2GHz信號的放大器的偏置端(vb,5.2)電壓是OV或0.7V;放大5.2GHz信號的放大器的使能端(V5.2,enable)電壓是OV或0.9V;電源電壓是1.8V。全文摘要一種雙頻段電感復(fù)用的射頻CMOS低噪聲放大器，屬于射頻低噪聲放大器的
技術(shù)領(lǐng)域：
。該放大器在
背景技術(shù)：
的雙頻段低噪聲放大器的基礎(chǔ)上將放大5.2GHz信號的模式改成了共柵放大模式，去除一個電感，增加一個由MOS管構(gòu)成的5.2GHz使能電路，5.2GHz輸出信號從與2.4GHz信號輸出端分開的5.2GHz信號輸出端輸出。該放大器有噪聲低、功耗小和面積小等優(yōu)點，特別適于在無線通信設(shè)備中作前端放大器。文檔編號H03F1/26GK101431316SQ20081004101公開日2009年5月13日申請日期2008年7月25日優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日發(fā)明者偉何,勇張,張潤曦,萍徐,斌李,賴宗聲,磊陳,奧雷,馬和良申請人:華東師范大學(xué)