用于低噪聲放大器的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于低噪聲放大器的系統(tǒng)及方法，其中根據(jù)實施方式，一種低噪聲放大器（LNA）包括晶體管和互感器，該互感器具有耦接于LNA輸入端子和該晶體管的控制節(jié)點之間的第一繞組以及磁性耦合至該第一繞組且耦接于該晶體管參考節(jié)點和LNA參考端子之間的第二繞組。該LNA的輸出耦接至該晶體管的輸出節(jié)點。
【專利說明】用于低噪聲放大器的系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及半導體電路和方法，更具體地，涉及用于低噪聲放大器的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]使用有無線通信系統(tǒng)的電子裝置(例如，移動電話，全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器以及允許W1-Fi (無線寬帶)的筆記本和平板電腦)通常包含具有至虛擬世界的接口的信號處理系統(tǒng)。這些接口可包括有線和無線接收機，這些接收機接收發(fā)射功率并將所接收到的功率轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字信號，可使用模擬或數(shù)字信號處理技術來解調(diào)該模擬或數(shù)字信號。典型的無線接收機結構包括低噪聲放大器(LNA)，該LNA可將天線接收到的非常微弱的信號放大，并且向這些微弱信號提供增益，以及將經(jīng)放大的信號傳遞到后續(xù)的放大和/或信號處理級。通過在LNA提供增益，使得后續(xù)的增益處理級對噪聲不敏感，由此實現(xiàn)低系統(tǒng)噪聲系數(shù)。
[0003]LNA電路通常包含至少一個晶體管和輸入匹配網(wǎng)絡。該輸入匹配網(wǎng)絡可由一個或多個無源器件(如電感器和電容)組成，輸入匹配網(wǎng)絡的目的在于提供與前一級(如天線，濾波器，射頻開關或其他電路)的阻抗匹配和/或噪聲匹配。LNA實施方式還可包括輸出匹配網(wǎng)絡、偏置網(wǎng)絡以及其他電路結構(如串聯(lián)(cascode)晶體管)。
[0004]隨著無線射頻設備變得越來越小以及越來越功率高效，這些匹配裝置及其他無源電路結構的物理尺寸開始占用LNA表面積的大部分，其中這些匹配裝置及其他無源電路結構通常利用表面安裝器件而實現(xiàn)在電路板上。在一些情況下，匹配網(wǎng)絡的一部分可被包含在與LNA晶體管相同的硅片上。如果芯片上的匹配網(wǎng)絡包括電感器(例如，偏置電感器、匹配電感器、扼流圈電感器)，集成電感器的物理尺度可能占據(jù)該LNA集成電路的芯片區(qū)域的重大百分比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)實施方式，一種低噪聲放大器(LNA)包括晶體管和互感器，該互感器具有耦接于LNA輸入端和晶體管的控制節(jié)點之間的第一繞組以及磁性耦接至第一繞組且耦接于晶體管的參考節(jié)點和LNA參考端之間的第二繞組。LNA的輸出端耦接至晶體管的輸出節(jié)點。
[0006]以下的附圖和說明將闡述本發(fā)明的一個或多個實施方式的細節(jié)。根據(jù)說明書和附圖以及權利要求，本發(fā)明的其他特征、目標和優(yōu)點將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]為了更完整的理解本發(fā)明以及本發(fā)明的優(yōu)點，現(xiàn)在將結合附圖進行以下說明，附圖中:
[0008]圖1不出了根據(jù)現(xiàn)有技術的LNA ；
[0009]圖2a-圖2c示出了使用雙極晶體管和基于螺旋電感器的互感器的LNA集成電路實施方式；
[0010]圖3a-圖3b示出了基于金屬氧化物半導體(MOS)的LNA集成電路實施方式；
[0011]圖4示出了根據(jù)另一實施方式的LNA電路實施方式；
[0012]圖5示出了 LNA集成電路實施方式的物理布局實施方案；
[0013]圖6示出了使用LNA實施方式的射頻信號路徑實施方式的框圖；
[0014]圖7a-圖7b示出了屏蔽封裝件內(nèi)的LNA實施方式；
[0015]圖8示出了常規(guī)的屏蔽LNA的框圖；以及
[0016]圖9示出了屏蔽LNA實施方式的框圖。
[0017]除非另有陳述，否則不同的圖中相應的數(shù)字與符號通常指相應的部分。繪制這些圖以清晰地示出這些優(yōu)選實施方式的相關方面，并且不必按比例繪制這些圖。為了更清晰的闡明一些實施方式，表示同一結構、材料或處理步驟的變化的字母跟隨在數(shù)字之后。
【具體實施方式】
[0018]以下將詳細地討論本發(fā)明優(yōu)選實施方式的構造和使用。然而，應當理解，本發(fā)明提供許多可應用的發(fā)明構思，這些發(fā)明構思可在多種具體的背景下體現(xiàn)出來。所討論的【具體實施方式】僅僅示出了構造和使用本發(fā)明的具體方式，但不限制本發(fā)明的范圍。
[0019]將在具體環(huán)境(即低噪聲放大器)下關于實施方式描述本發(fā)明。本發(fā)明的實施方式不限于低噪聲放大器，并且還可應用于其他類型的放大器以及其他類型的電路。
[0020]在實施方式中，低噪聲放大器包含設置于同一基板的晶體管和互感器?；ジ衅鞯牡谝焕@組耦接于該LNA的輸入端和該晶體管的控制節(jié)點之間，該互感器的第二繞組耦接于該晶體管的參考節(jié)點和該LNA的參考端口之間。在一些實施方式中，該晶體管是BJT晶體管，使得該控制節(jié)點是BJT的基極而該參考節(jié)點是該BJT的發(fā)射極。在其他實施方式中，可使用MOSFET (例如，N型金屬氧化物半導體晶體管)來實現(xiàn)該晶體管。這里，控制節(jié)點可為該MOSFET晶體管的柵極，而該參考節(jié)點可為該MOSFET晶體管的源極。相應地，在一些實施方式中，可形成區(qū)域有效單片低噪聲放大器，該LNA具有與低噪聲系數(shù)匹配的準確輸入端口功率。
[0021]在設計LNA電路的過程中，可考慮四個目標或規(guī)格，即:功率增益、噪聲、匹配和線性度。這四個目的可能沖突。例如，如果改進裝置的噪聲特性，可能會出現(xiàn)關于線性度、匹配和功率增益方面的折衷。在一方面，設計者可能想確保LNA具有足夠的功率增益以增加傳遞到后級的信號功率。通過增加LNA的增益，后級的噪聲成分將減少；并且通過使得LNA的噪聲系數(shù)足夠低，可實現(xiàn)對小輸入功率有足夠的靈敏度。例如，在全球定位系統(tǒng)(GPS)中，從軌道衛(wèi)星接收到的最小可檢測信號電平可低至約128dBm。相應地，輸入和輸出匹配網(wǎng)絡可用于將功率傳輸最大化以及為前端濾波器提供終端。最后，該LNA可被設計成有足夠的線性度以減少競爭信號之間互調(diào)的效應。
[0022]在傳統(tǒng)的射頻放大器拓撲結構中，感應地負反饋共發(fā)射極級具有能夠同時地實現(xiàn)最小的噪聲系數(shù)和提供輸入阻抗匹配的能力。圖1中將這種拓撲結構的示例示出為LNA100，其具有在基極耦接至輸入電感器LB的晶體管102和與其發(fā)射極耦接的負反饋電感器LE。在此拓撲結構中，最佳噪聲電阻與器件輸入電阻可獨立地調(diào)整，如Sorin P.Voinigescu等人在 1997 年 9 月 9 日的雜志 IEEE Journal of Solid-State Circuits 中第 321 期中“AScalable High-Frequency Noise Model for Bipolar Transistors with Applicationto Optimal Transistor Sizing for Low-Noise Amplifier Design，，所述，在此將其內(nèi)容
結合以供參考
[0023]通過改變LNA的輸入晶體管的尺寸和偏置條件，最佳噪聲電阻可被設定為特定的阻抗，如50 Ω。那么通過應用電感的發(fā)射極負反饋(LE)，裝置的輸入電阻被提高至50 Ω，為了完成功率匹配，放大器的輸入端需要幾倍大的電感(LB)。電感LB —般被實施為電路板上的外部SMD (表面貼裝器件)。
[0024]圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的LNA集成電路200。集成電路200具有晶體管201 ;輸入電感器LB，耦接于射頻輸入引腳204和晶體管201的基極之間；發(fā)射極負反饋電感器LE，耦接于晶體管201的發(fā)射極和參考引腳210之間；以及輸出電感器LC，耦接于晶體管201的集電極和電源引腳206之間。在實施方式中，電感器LB互感地(transformer)率禹合至電感器LE，并且RF輸出引腳208耦接至晶體管的集電極。在一些實施方式中，射頻輸出引腳可連接至其他的組件，如輸出匹配網(wǎng)絡。在一些情況下，電感器LB和電感器LE被實施為螺旋電感器。這些電感器可進一步地在同一金屬化層或不同的金屬化層上實現(xiàn)?？商娲?，可使用其他類型的電感器。
[0025]在實施方式中，集成電路200以具有至少一個銅金屬層的硅鍺(SiGe)工藝實現(xiàn)。在只用單個銅金屬層的工藝中，電感器LB和LE可使用螺旋電感器來實現(xiàn)，其中如圖2b所示，互感器的一個繞組可包括螺旋的內(nèi)部且該互感器的另一個繞組可包括螺旋的外部，其中圖2b示出了基于螺旋電感器的互感器250。在實施方式中，互感器的外部螺旋電感器260具有端子256和258，其內(nèi)部螺旋電感器262具有端子252和254。應當理解，該互感器250僅僅是眾多互感器實施方式的示例中的一個。也可使用具有例如其他匝數(shù)比的其他結構和幾何結構。應當理解，基于螺旋電感器的互感器250也可結合在此描述的其他實施方式使用。
[0026]在本發(fā)明的可替換實施方式中，可使用兩個以上金屬化層替代單個金屬化層來實現(xiàn)此互感器。如何實現(xiàn)該互感器的選擇可取決于可用工藝的質(zhì)量、在該可用工藝內(nèi)可實現(xiàn)的Qs類型以及實現(xiàn)特定LNA的要求。還應當理解，除SiGe工藝外，也可使用其他的半導體工藝。
[0027]在實施方式中，LNA集成電路200可被包含在支持一種或多種電信和/或?qū)Ш綐藴实腉PS接收機、UMTS接收機或其他接收機的射頻前端中。在一個實施方式中，LNA集成電路200可用于實現(xiàn)LNA，該LNA可達到例如約17dB (分貝)至約20dB之間的增益、約IdB的噪聲系數(shù)和約OdBm的帶內(nèi)三階截斷點(IP3)。在本發(fā)明的可替換實施方式中，也可實現(xiàn)其他的規(guī)格和/或性能度量。此外，LNA集成電路200可利用具有非常微弱的接合電感的倒裝芯片技術來實現(xiàn)，然而，可使用其他的封裝技術，諸如那些需要使用接合線的技術。當使用接合線時，在設計集成電路的過程中可將接合線的電氣性能和電感考慮在內(nèi)。
[0028]在實施方式中，互感器可被構造成用于使位于形成LB和LE的兩個繞組之間的電感耦合k增加或最大化。因而，互感器的布局與使用兩個分離而未耦合的線圈的電路相比更為緊湊。此外，相對于未耦合的實施方式，電感LB和LE的總質(zhì)量因數(shù)Q可以增加，這可進一步改進噪聲特性。
[0029]圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明可替換實施方式的LNA集成電路220。LNA集成電路220與LNA集成電路200類似，除了增加有用偏壓發(fā)生器224偏置的串聯(lián)(cascode)晶體管222之外。偏壓發(fā)生器224可用本領域中已知的偏置生成技術來實現(xiàn)。晶體管201和/或晶體管222可通過使用其他類型的跨導器件來實現(xiàn)。例如，如圖3a所示，LNA實施方式可通過使用MOSFET晶體管301實現(xiàn)。在實施方式中，集成電路300具有MOSFET晶體管301 ;輸入電感器LG,稱接于射頻輸入引腳304和晶體管301的柵極之間；源極負反饋(degeneration)電感器LS，耦接于晶體管301的源極和參考引腳310之間；以及輸出電感器LD，耦接于晶體管301的漏極和電源引腳306之間。射頻輸出引腳308可耦接至晶體管301的漏極。在實施方式中，電感器LG互感地耦合到電感器LS。此外，電感器LB和LE可被實施為螺旋電感器或其他類型的電感器。這些電感器可在同一金屬化層或不同的金屬化層上來實現(xiàn)。
[0030]圖3b示出了根據(jù)可替換實施方式的基于MOSFET的LNA集成電路320。LNA集成電路320與LNA集成電路300類似，除了添加有用偏壓發(fā)生器324偏置的串聯(lián)晶體管322之外。偏壓發(fā)生器324可用本領域中已知的偏置生成技術來實現(xiàn)。
[0031]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的LNA集成電路400。在實施方式中，集成電路400具有晶體管401 ;值約為6.6nH的輸入電感器412，其耦接于射頻輸入引腳404和晶體管401的基極之間；發(fā)射極負反饋電感器414，耦接于晶體管401的發(fā)射極和參考引腳410之間；以及輸出電感器416，耦接于晶體管401的集電極和電源引腳406之間。電感器412可以通過使用螺旋電感器結構(如圖2b所示的結構)互感地耦合至電感器414，且射頻輸出引腳408通過具有值約1.7pF的電容器418耦接至晶體管401的集電極?？商鎿Q地，可使用除了根據(jù)特定的系統(tǒng)的需求和規(guī)格的組件值之外的其他組件值。
[0032]圖5示出了 LNA集成電路400實施方式的物理布局實施方案。集成電路430具有晶體管431、互感器(transformer)432和射頻扼流圈442。在凸塊接合引腳440引入射頻輸入；發(fā)射極負反饋電感器的接地連接在凸點接合引腳434處形成，且射頻輸出在凸點接合引腳444輸出。如圖示出，互感器繞組432內(nèi)部形成了負反饋電感器，且該互感器繞組432的外部形成該基極電感器。應當理解，圖5中所示的芯片照片僅僅是本發(fā)明眾多可能實施方式中的一個示例。在可替換實施方式中，也可使用不同器件尺寸、不同互感器配置和不同裝置尺寸。此外，也可使用除凸點接合以外的接合類型。
[0033]圖6示出了可結合有實施例LNA 506的射頻信號路徑500的示例。該示例射頻信號路徑可被包含在例如無線電接收機的前端，該無線電接收機可在例如GPS接收機、移動電話接收機或其他的接收機中找到。應當理解，示例射頻信號路徑500僅僅是眾多可行接收機實施方式的一個示例。
[0034]射頻信號路徑500包括天線502、帶通濾波器504、低噪聲放大器506實施例、正交混頻器509、模數(shù)轉(zhuǎn)換器516和518以及數(shù)字信號處理器520。在實施方式中，可通過陶瓷濾波器、表面聲波(SAW)濾波器或其他類型濾波器來實現(xiàn)帶通濾波器504。通過使用實施方式技術為低噪聲放大器506提供良好的輸入匹配，才能確保與帶通濾波器504足夠的匹配。正交混頻器509包括同相信道的混頻器508和正交信道混頻器514。信號源，如振蕩是由正弦函數(shù)512來表示，以及90°相位移是由相位移510來表示。然而，應當理解，該技術中已知的電路可用于實現(xiàn)正交混頻器509。至于振蕩生成，至混頻器508和514的LO輸入可利用電路來產(chǎn)生，諸如但不限于振蕩器、鎖相環(huán)路、多相濾波器和/或數(shù)字分頻器。正交混頻器509的輸出可利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器516和518而轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換器516和518的輸出可為數(shù)字信號處理器520的輸入。在這些實施方式中，數(shù)字信號處理器520可實現(xiàn)該技術中已知的數(shù)據(jù)恢復算法，以支持各種電信和導航標準，如GSM、CDMA、LTE和GPS等。盡管圖6的實施方式示出了單個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，但也可使用其他射頻信號路徑結構，如:雙重轉(zhuǎn)換，三重轉(zhuǎn)換和低IF等。
[0035]圖7a示出了 LNA集成電路602實施方式，其底面和側(cè)面被導電屏蔽層606包圍。在實施方式中，屏蔽層606可由金屬箔或其他導電材料制成。在一些實施方式，集成電路602除了頂面外所有的面可被導電屏蔽層606覆蓋。如圖示出，LNA集成電路602的頂面上布置有焊料凸點接合604?？商鎿Q地，該頂面的部分可由導電材料606完全地或部分地覆蓋。在一些實施方式中，導電屏蔽層606提供延伸至實施方式芯片上的電感器和互感器的電磁屏蔽。
[0036]圖7b示出了安裝在印刷電路板(PCB) 620上的屏蔽LNA集成電路626實施方式。在實施方式中，焊料凸點接合604 (圖7a)可用于將芯片焊盤連接至PCB620上的焊盤。此外，PCB接地金屬平面622可用來使該LNA集成電路602 (圖7a)的正面屏蔽完全，同時使該路徑通向該PCB焊盤。該屏蔽LNA集成電路626的屏蔽層可通過PCB通孔624連接至PCB接地平面622。輸入輸出信號、偏置和電源信號可耦合至金屬線628。應當理解，圖7a-圖7b中所示的該屏蔽LNA集成電路實施方式僅僅是眾多可行實施方式中的幾個示例。
[0037]圖8示出了常規(guī)的屏蔽LNA模塊700，其具有前置濾波器706、偏置塊704和LNA電路703。引腳SO和人工智能接口 Al連接至外部電感器708，該電感器用于將前置濾波器706與LNA 703的輸入匹配。信號引腳PON是耦合至偏置塊704的使能信號，引腳RFIN是RF輸入，以及引腳RFOUT是用于屏蔽LNA模塊700的RF輸出。引腳VCC向LNA電路703提供電力。
[0038]圖9示出了屏蔽LNA模塊720實施方式，其中屏蔽LNA模塊720具有前置濾波器726、偏置塊724和包括上述實施方式中描述的芯片上匹配電感器的LNA 722實施方式。通過使用實施方式基于芯片上互感器的電感器，外部匹配電感器可被去除，由此減少兩個外部引腳。
[0039]這些LNA實施方式的電路設計可利用重復設計技術來實現(xiàn)，在此，噪聲特性和輸入匹配同時得到最優(yōu)化。在一些實施方式中，2.5維或三維電磁仿真可用于表征芯片上電感器和互感器的性能。
[0040]根據(jù)實施方式，低噪聲放大器(LNA)包括晶體管和互感器，該互感器具有耦接于LNA輸入端子和該晶體管的控制節(jié)點之間的第一繞組以及磁性耦合至該第一繞組且耦接于該晶體管的參考節(jié)點和LNA參考端子之間的第二繞組。該LNA的輸出端耦接至該晶體管的輸出節(jié)點。
[0041]在實施方式中，使用雙極結型晶體管(BJT)來實現(xiàn)該晶體管。在這種情況下，該晶體管的控制節(jié)點是BJT的基極，該晶體管的參考節(jié)點是BJT的發(fā)射極，且該晶體管的輸出節(jié)點是BJT的集電極。在另一實施方式中，使用金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)來實現(xiàn)晶體管。在這種情況下，該晶體管的控制節(jié)點是MOSFET的柵極，該晶體管的參考節(jié)點是MOSFET的源極，且該晶體管的輸出節(jié)點是MOSFET的漏極。
[0042]該LNA還可包括電感器，該電感器耦接于LNA電源端子和晶體管的輸出節(jié)點之間。在一些實施方式中，該晶體管和該互感器設置于集成電路上，且LNA參考端子和LNA輸入端子與集成電路的輸出焊盤耦接。在實施方式中，輸出焊盤進一步耦接至凸點接合連接。
[0043]在實施方式中，使用第一集成電感器來實施第一繞組，以及使用第二集成電感器來實施第二繞組。第一集成電感器可包含第一螺旋電感器，而第二集成電感器可包含第二螺旋電感器。在一些實施方式中，第一螺旋電感器和第二螺旋電感器設置于同一金屬層上，且該第一螺旋電感器和該第二螺旋電感器之間的磁耦合包含水平耦合。
[0044]根據(jù)另一個實施方式，集成電路包括半導體基板、設置于半導體基板上的晶體管和設置于該半導體基板上的互感器?；ジ衅靼罱佑谳斎牒副P和晶體管的控制節(jié)點之間的第一繞組以及磁性耦接至第一繞組且耦接于晶體管的參考節(jié)點和參考焊盤之間的第二繞組。輸出焊盤與晶體管的輸出節(jié)點耦接。輸入焊盤和該參考焊盤與凸點鍵合連接耦接。此外，該晶體管和該互感器可形成低噪聲放大器(LNA)。
[0045]在實施方式中，集成電路的晶體管使用雙極結型晶體管(BJT)來加以實現(xiàn)。在這種情況下，晶體管的控制節(jié)點是BJT的基極，晶體管的參考節(jié)點是BJT的發(fā)射極，且晶體管的輸出節(jié)點是BJT的集電極。在另一實施方式中，使用金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)來實現(xiàn)集成電路的晶體管。在這種情況下，晶體管的控制節(jié)點是MOSFET的柵極，晶體管的參考節(jié)點是MOSFET的源極，且晶體管的輸出節(jié)點是MOSFET的漏極。
[0046]在實施方式中,第一繞組包含第一螺旋電感器，而第二繞組包含第二螺旋電感器，且第一螺旋電感器和第二螺旋電感器位于半導體基板之上。在一些實施方式中，第一螺旋電感器和第二螺旋電感器被置于同一金屬層，且第一螺旋電感器和第二螺旋電感器之間的磁耦合包含水平耦合。
[0047]根據(jù)又一實施方式,一種操作低噪聲放大器(LNA)的方法,其中該低噪聲放大器包含位于集成電路上的晶體管和互感器，此方法包括:通過互感器的第一繞組將輸入信號耦合至晶體管的控制節(jié)點，通過互感器的第二繞組將晶體管的參考節(jié)點處的參考電壓耦合，以及通過晶體管的輸出節(jié)點從LNA接收輸出信號。
[0048]在一些實施方式中，將輸入信號耦合至晶體管的控制節(jié)點包括將輸入信號耦合至雙極結型晶體管(BJT)的基極，將晶體管的參考節(jié)點處的參考電壓耦合包括將參考電壓耦合至BJT的發(fā)射極，而通過晶體管的輸出節(jié)點從LNA接收輸出信號包括從BJT的集電極接收輸出信號。
[0049]在實施方式中，通過互感器的第一繞組將輸入信號耦合至晶體管的控制節(jié)點包括:通過第一螺旋電感器耦合輸入信號；并且通過互感器的第二繞組將晶體管的參考節(jié)點處的參考電壓耦合包括:通過水平地耦合至第一螺旋電感器的第二螺旋電感器耦合參考電壓。
[0050]根據(jù)再一個實施方式，模塊包括低噪聲放大器(LNA)集成電路,此低噪聲放大器集成電路具有半導體基板、置于半導體基板上的晶體管和置于半導體基板上的互感器?；ジ衅骺砂罱佑贚NA輸入焊盤和晶體管的控制節(jié)點之間的第一繞組；以及磁性耦接至第一繞組且耦接于晶體管的參考節(jié)點和LNA參考焊盤之間的第二繞組。LNA輸出焊盤可與晶體管的輸出節(jié)點耦接。
[0051]在一些實施方式中，模塊還包括濾波器，該濾波器通過內(nèi)部模塊連接線而耦接于模塊輸入焊盤和LNA輸入焊盤之間。在一些實施方式中，內(nèi)部模塊連接線不可以耦接至模塊外部的組件。屏蔽層可以設置在LNA集成電路的至少一個表面上。[0052]實施方式的系統(tǒng)和方法的優(yōu)勢在于，具有利用區(qū)域有效芯片上電感器，以具有低噪聲系數(shù)的芯片上輸入端口功率匹配實現(xiàn)單片LNA。通過磁性地耦接該兩個芯片上電感器，它們的實現(xiàn)需要更小的芯片區(qū)域。此外，總體實施的電感的總質(zhì)量因數(shù)可增加，這被轉(zhuǎn)換為改進的噪聲特性。通過使用芯片上電感器來匹配該LNA的輸入端口，該應用需要的電路板空間更少。此外，減少了對外部干擾的暴露，該外部干擾將通過外部匹配電感器以其他方式耦合到該電路。其中LNA封裝件包含電磁屏蔽的實施方式具有將此屏蔽的范圍自然地延伸到匹配電感器的另一優(yōu)勢。
[0053]包括前置濾波器和LNA的實施方式模塊具有減少的引腳數(shù)的另一優(yōu)勢。因為基于片上互感器的電感器實施方式用于匹配LNA的輸入端，可避免使用外部匹配電感器。因此，不需要兩個另外的引腳來連接至外部電感器。
[0054]盡管已經(jīng)參考示意性實施方式描述了本發(fā)明，但該描述不意旨解釋為具有限制意義。在參考本發(fā)明的說明書之后，示意性實施方式的各種修改以及組合以及本發(fā)明的其他實施方式對于本領域的普通技術人員將是顯而易見的。因此，意旨所附權利要求涵蓋任何這種修改或?qū)嵤┓绞健?br> 【權利要求】
1.一種低噪聲放大器(LNA)，包括: 晶體管；以及 互感器，所述互感器包含耦合于低噪聲放大器輸入端子和所述晶體管的控制節(jié)點之間的第一繞組以及磁性耦合至所述第一繞組且耦接于所述晶體管的參考節(jié)點與低噪聲放大器參考端子之間的第二繞組，其中所述低噪聲放大器的輸出端耦接至所述晶體管的輸出節(jié)點。
2.根據(jù)權利要求1所述的低噪聲放大器，其中: 所述晶體管包括雙極結型晶體管(BJT)； 所述晶體管的控制節(jié)點包括所述雙極結型晶體管的基極； 所述晶體管的參考節(jié)點包括所述雙極結型晶體管的發(fā)射極；以及 所述晶體管的輸出節(jié)點包括所述雙極結型晶體管的集電極。
3.根據(jù)權利要求1所述的低噪聲放大器，其中: 所述晶體管包括金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)； 所述晶體管的控制節(jié)點包括所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的柵極； 所述晶體管的參考節(jié)點包括所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的源極；以及 所述晶體管的輸出節(jié)點包括所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的漏極。
4.根據(jù)權利要求1所述的低噪聲放大器，所述低噪聲放大器還包括電感器，所述電感器耦接于低噪聲放大器電源端子和所述晶體管的所述輸出節(jié)點之間。
5.根據(jù)權利要求1所述的低噪聲放大器，其中，所述晶體管和所述互感器被置于集成電路上。
6.根據(jù)權利要求5所述的低噪聲放大器，其中，所述低噪聲放大器參考端子和所述低噪聲放大器輸入端子耦接至集成電路的輸出焊盤。
7.根據(jù)權利要求6所述的低噪聲放大器，其中，所述輸出焊盤還耦接至凸點接合連接件。
8.根據(jù)權利要求5所述的低噪聲放大器，其中，所述第一繞組包括第一集成電感器，并且所述第二繞組包含第二集成電感器。
9.根據(jù)權利要求8所述的低噪聲放大器，其中，所述第一集成電感器包含第一螺旋電感器，以及所述第二集成電感器包含第二螺旋電感器。
10.根據(jù)權利要求9所述的低噪聲放大器，其中: 所述第一螺旋電感器和所述第二螺旋電感器被置于同一金屬層上；以及 所述第一螺旋電感器和所述第二螺旋電感器之間的磁耦合包含水平耦合。
11.一種集成電路，包括: 半導體基板； 置于所述半導體基板之上的晶體管；以及 置于所述半導體基板之上的互感器，所述互感器包含耦接于輸入焊盤和所述晶體管的控制節(jié)點之間的第一繞組以及磁性耦合至所述第一繞組且耦接于所述晶體管的參考節(jié)點和參考焊盤之間的第二繞組，其中，所述輸出焊盤耦接至所述晶體管的輸出節(jié)點。
12.根據(jù)權利要求11所述的集成電路,其中: 所述晶體管包括置于所述半導體基板之上的雙極結型晶體管(BJT)；所述晶體管的控制節(jié)點包括所述雙極結型晶體管的基極； 所述晶體管的參考節(jié)點包括所述雙極結型晶體管的發(fā)射極；以及 所述晶體管的輸出節(jié)點包括所述雙極結型晶體管的集電極。
13.根據(jù)權利要求11所述的集成電路,其中: 所述晶體管包括置于所述半導體基板之上的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)； 所述晶體管的控制節(jié)點包括所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的柵極； 所述晶體管的參考節(jié)點包括所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的源極；以及 所述晶體管的輸出節(jié)點包括所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的漏極。
14.根據(jù)權利要求11所述的集成電路，其中，所述晶體管和所述互感器形成低噪聲放大器(LNA)。
15.根據(jù)權利要求11所述的集成電路，其中，所述輸入焊盤和所述參考焊盤耦接至凸點接合連接件。
16.根據(jù)權利要求11所述的集成電路，其中，所述第一繞組包含第一螺旋電感器，以及所述第二繞組包含第二螺旋電感器，且所述第一螺旋電感器和所述第二螺旋電感器設置于所述半導體基板之上。
17.根據(jù)權利要求16所述的集成電路，其中: 所述第一螺旋電感器和所述第二螺旋電感器設置于同一金屬層上；以及 所述第一螺旋電感器和所述第二螺旋電感器之間的磁耦合包含水平耦合。
18.一種操作低噪聲放大器(LNA)的方法，所述低噪聲放大器包括位于集成電路之上的晶體管和互感器，所述方法包括: 通過所述互感器的第一繞組將輸入信號耦合至所述晶體管的控制節(jié)點； 通過所述互感器的第二繞組將參考電壓耦合至所述晶體管的參考節(jié)點；以及 通過所述晶體管的輸出節(jié)點從所述低噪聲放大器接收輸出信號。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中: 將所述輸入信號耦合至所述晶體管的控制節(jié)點包括將所述輸入信號耦合至雙極結型晶體管(BJT)的基極； 將所述參考電壓耦合至所述晶體管的參考節(jié)點包括將所述參考電壓耦合至所述雙極結型晶體管的發(fā)射極；以及 通過所述晶體管的輸出節(jié)點從所述低噪聲放大器接收輸出信號包括從所述雙極結型晶體管的集電極接收所述輸出信號。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中: 通過所述互感器的第一繞組將輸入信號耦合至所述晶體管的控制節(jié)點包含通過第一螺旋電感器耦合所述輸入信號；以及 通過所述互感器的第二繞組將參考電壓耦合至所述晶體管的參考節(jié)點包含通過水平地耦合至所述第一螺旋電感器的第二螺旋電感器來耦合所述參考電壓。
21.—種模塊,包括: 低噪聲放大器(LNA)集成電路，包括 半導體基板；置于所述半導體基板之上的晶體管；以及 置于所述半導體基板之上的互感器，所述互感器包含耦接于低噪聲放大器輸入焊盤和所述晶體管的控制節(jié)點之間的第一繞組；以及磁性耦合至所述第一繞組且耦接于所述晶體管的參考節(jié)點和低噪聲放大器參考焊盤之間的第二繞組，其中低噪聲放大器輸出焊盤耦接至所述晶體管的輸出節(jié)點。
22.根據(jù)權利要求21所述的模塊，還包括濾波器，所述濾波器通過內(nèi)部模塊連接件耦接于模塊輸入焊盤和所述低噪聲放大器輸入焊盤之間。
23.根據(jù)權利要求22所述的模塊，其中，所述內(nèi)部模塊連接件不耦接至所述模塊外部的組件。
24.根據(jù)權利要求22所述的模塊，還包括置于所述低噪聲放大器集成電路的至少一個表面之上的屏蔽層。
【文檔編號】H03F1/26GK103546101SQ201310287027
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月9日 優(yōu)先權日:2012年7月10日
【發(fā)明者】丹尼爾·克雷爾, 波羅·奧利韋里亞 申請人:英飛凌科技股份有限公司