一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及射頻集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 高性能接收機(jī)通常采用差分電路實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)在于可以抑制電源擾動和襯底干 擾，并可以抑制二次非線性項。但由于天線接收到的信號往往是單端的，因此需要一個單轉(zhuǎn) 差巴倫來實(shí)現(xiàn)接收信號的差分輸出。
[0003] 在現(xiàn)有的巴倫實(shí)現(xiàn)方案中，片上無源巴倫所占面積巨大，準(zhǔn)確的模型很難獲取，而 且其引入的插損會惡化接收機(jī)的噪聲性能和靈敏度，因此很少被采用；片外巴倫雖然具有 良好的性能，但價格昂貴，增加了成本；而片上有源巴倫低噪聲放大器不僅可以提供信號的 轉(zhuǎn)換，還可以提供增益且能節(jié)約引腳數(shù)目，因而受到越來越多的青睞。
[0004] 另外，隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展和多功能無線通信設(shè)備的巨大市場驅(qū)動，工業(yè) 界越來越傾向于通過單一接收機(jī)鏈路實(shí)現(xiàn)多種不同的無線功能（比如藍(lán)牙、Wi-Fi、GPS等） 以減小總的芯片面積、功耗和成本。而寬帶低噪聲放大器是實(shí)現(xiàn)該多帶接收機(jī)的重要模塊； 寬帶意味著許多路無線信號都可以不經(jīng)濾波地同時進(jìn)入接收機(jī)，它們相互成為干擾源，會 惡化接收到的信號質(zhì)量，因此寬帶低噪聲放大器需要有較高的線性度以抑制交調(diào)項。
[0005] 基于以上兩點(diǎn)闡述，高線性寬帶巴倫低噪聲放大器是對于寬帶差分接收機(jī)的實(shí)現(xiàn) 具有重要價值。傳統(tǒng)的共柵共源巴倫低噪聲放大器（如圖1所示）雖然能實(shí)現(xiàn)寬帶匹配、 差分輸出、低噪聲系數(shù)，但其有三個不足之處：
[0006] 1.其線性性能通過調(diào)節(jié)共源放大管的偏壓實(shí)現(xiàn)，高線性性能只能在極窄的偏壓范 圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)，容易受到工藝、溫度、電源電壓變化的影響，實(shí)現(xiàn)難度大；
[0007] 2.其通過偏壓調(diào)節(jié)往往很難同時獲得良好的IIP2 (二階交調(diào)性能）和IIP3 (三階 交調(diào)性能），而IIP2和IIP3對于寬帶接收機(jī)都很重要；
[0008] 3.共源放大管的襯底寄生電阻在亞微米工藝中會對整個放大器貢獻(xiàn)較大的熱噪 聲，還有待進(jìn)一步的優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器，可以同時獲得在較寬 的偏壓范圍內(nèi)的高IIP2和IIP3 ;此外，本發(fā)明對共源級中放大管的襯底噪聲進(jìn)行了優(yōu)化， 提高了整個放大器的噪聲性能。
[0010] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0011] 一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器，包括：相互連接的共柵級與共源級；
[0012] 共柵級對輸入的射頻信號正向放大，共源級對輸入的射頻信號反向放大實(shí)現(xiàn)單端 信號到差分信號的轉(zhuǎn)換，并且該共源級還采用后失真技術(shù)及噪聲抑制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)輸出信號 的高線性度與低噪聲。
[0013] 進(jìn)一步的，所述共柵級包括：共柵管Ma、NMOS管Mms1與電阻R
[0014] 其中，所述共柵管Ma的柵端接偏置電壓Vbi，其源端通過綁線連到片外，并通過片 外電感U接地，電感L:給共柵級提供直流通路，并阻塞射頻信號；
[0015] NM0S管Measl的源端連接到共柵管M的漏端，其柵端接偏置電壓Vb2，其漏端和電 阻Rra相連，并在此輸出正向射頻放大信號Vy，電阻Ra的另一端接到電源VDD上。
[0016] 進(jìn)一步的，所述共源級包括：共源級包括共源管Mcs、NM0S管Mms2,PM0S管Mp，電阻 Ri、R2、Radd、Rcs，以及電谷C2;
[0017] 其中，共源管Mcs的源端接地，其襯底和源端串接電阻Radd，其柵端通過隔直電容Ci 與共柵級相連，并接收輸入的射頻信號Vin，其柵端還接電阻&的另一端接偏置電壓Vb1; 該共源管Mes的漏端還與NM0S管M_2的源端相連；
[0018] NM0S管Meas2的柵端接偏置電壓Vb2，其漏端與PM0S管Mp的漏端相連，其漏端還接 共源級負(fù)載電阻Res，并在此輸出反向射頻放大信號Vx，電阻&的另一端接電源VDD;
[0019] PM0S管Mp的源端接電源VDD，其柵端通過隔直電容C2和其漏端相連，其柵端還接 電阻R2，電阻R2的另一端接偏置電壓Vbp。
[0020] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，通過在共源級采用后失真技術(shù)以提高其 線性度，通過在共源級負(fù)載端并聯(lián)一個PM0S輔助管1并由共源級輸出端提供其控制信號， 該輔助管的小信號電流疊加到負(fù)載電阻上后能有效地同時減小共源放大管小信號電流的 二次和三次非線性項，從而提高輸出電壓信號的IIP2和IIP3 ;此外，還通過在共源管Mcs的 襯底和源端串接一個大電阻從而有效地抑制了共源管襯底寄生電阻的熱噪聲貢獻(xiàn)，提高了 整個放大器的噪聲性能。
【附圖說明】
[0021] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0022] 圖1為【背景技術(shù)】提供的傳統(tǒng)共柵共源巴倫低噪聲放大器的示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器的示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的共源管Mes單電阻襯底模型示意圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的噪聲功率譜Svbs隨（rb+Radd)變化的曲線示意圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的有無電阻Radd的放大器噪聲系數(shù)對比圖；
[0027] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的未加PM0S管Mp時流過電阻Rcs的電流的非線性系數(shù) 示意圖；
[0028] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的未采用本發(fā)明提出的后失真技術(shù)時共源級的IIP2和 IIP3的不意圖；
[0029] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的流過PM0S管凡的電流的非線性系數(shù)示意圖；
[0030] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的采用本發(fā)明提出的后失真技術(shù)后流過電阻Res的電流 的非線性系數(shù)示意圖；
[0031] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的采用本發(fā)明提出的后失真技術(shù)后共源級的IIP2和 IIP3不意圖；
[0032]圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器的示意圖；
[0033] 圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施