一種高增益低噪聲放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種放大器，屬于射頻芯片設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種高增益低噪聲放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(BeiDouNavigat1n Satellite System),該系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具備短報文通信的能力，其定位精度優(yōu)于20m，授時精度優(yōu)于100ns。目前，北斗系統(tǒng)已經(jīng)過了試驗階段，正在進行第二階段，即建成覆蓋亞太區(qū)域的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，2012年10月25日，我國第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星升空，2013服務(wù)亞太地區(qū)，民用服務(wù)與GPS —樣免費，到2020年，將建成由5顆地球靜止軌道和30顆地球非靜止軌道衛(wèi)星組網(wǎng)而成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0003]北斗衛(wèi)星RDSS用戶機采用的射頻收發(fā)機使用一次變頻或二次變頻架構(gòu)，包括低噪聲放大器、下變頻器、濾波器、可變增益放大器、自動增益控制、ADC、頻率綜合器等。低噪聲放大器用于LNA電路，并作為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機的第一級放大電路，后續(xù)處理都是基于LNA放大后的信號進行的，在放大微弱信號的場合，放大器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴重，會影響導(dǎo)航系統(tǒng)的正常使用，因此需要對放大器進行低噪聲設(shè)計，以提高輸出的信噪比，減小噪聲。
[0004]目前，由于北斗射頻收發(fā)機采用的內(nèi)部LNA增益為20dB~25dB，因而在天線到芯片射頻間需要額外單獨的LNA對信號放大，如此一來，不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本，而且由于經(jīng)典的LNA設(shè)計中均采用了源級電感負反饋來實現(xiàn)匹配和達到穩(wěn)定，因而源級電感的使用在降低增益的同時，還占用了較大的面積。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種高增益低噪聲放大器，其可以在射頻芯片內(nèi)部實現(xiàn)更高增益和穩(wěn)定的低噪聲放大，并且不使用源級電感。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種高增益低噪聲放大器，包括源極負反饋偽差分共源共柵電路和漏極負反饋差分共源共柵電路；所述源極負反饋偽差分共源共柵電路包括第一雙MOS管電路、第二雙MOS管電路以及用于串聯(lián)第一雙MOS管電路和第二雙MOS管電路的第一諧振電路；所述漏極負反饋差分共源共柵電路包括第三雙MOS管電路、第四雙MOS管電路以及用于串聯(lián)第三雙MOS管電路和第四雙MOS管電路的第二諧振電路；所述第一雙MOS管電路與第四雙MOS管電路串聯(lián)，所述第二雙MOS管電路與第三雙MOS管電路串聯(lián)。
[0008]具體地說，所述第一雙MOS管電路包括柵極經(jīng)由電阻Rl串聯(lián)一偏置電壓VGl的第一 MOS管，源極與該第一 MOS管漏極串聯(lián)、漏極同時串聯(lián)第一諧振電路和第四雙MOS管電路的第三MOS管，與該第三MOS管柵極串聯(lián)的偏置電壓VG2，以及與第一 MOS管源極串聯(lián)并接地的鍵合線。
[0009]具體地說，所述第二雙MOS管電路包括柵極經(jīng)由電阻R2串聯(lián)偏置電壓VGl、且源極串聯(lián)鍵合線的第二 MOS管，以及源極與該第二 MOS管漏極串聯(lián)、柵極串聯(lián)偏置電壓VG2、且漏極同時串聯(lián)第一諧振電路和第三雙MOS管電路的第四MOS管。
[0010]具體地說，所述第一諧振電路包括串聯(lián)在第三MOS管和第四MOS管二者的漏極之間的電容Cl，以及與該電容Cl并聯(lián)、且中間抽頭串接電源VDD的電感LI。
[0011]具體地說，所述第三雙MOS管電路包括源極接地、且柵極經(jīng)由電阻R3串聯(lián)一偏置電壓VG3的第五MOS管，源極與該第五MOS管漏極串聯(lián)、漏極串聯(lián)第二諧振電路的第七MOS管，以及與該第七MOS管柵極串聯(lián)的偏置電壓VG4 ;所述第四MOS管的漏極通過電容C4與第五MOS管的柵極串聯(lián)。
[0012]具體地說，所述第四雙MOS管電路包括源極接地、且柵極經(jīng)由電阻R4串聯(lián)偏置電壓VG3的第六MOS管，以及源極與該第六MOS管漏極串聯(lián)、柵極串聯(lián)偏置電壓VG4、且漏極串聯(lián)第二諧振電路的第八MOS管；所述第三MOS管的漏極通過電容C3與第六MOS管的柵極串聯(lián)。
[0013]具體地說，所述第二諧振電路包括串聯(lián)在第七MOS管和第八MOS管二者的漏極之間的電容C2，以及與該電容C2并聯(lián)、且中間抽頭串接電源VDD的電感L2。
[0014]進一步地，本實用新型還包括與漏極負反饋差分共源共柵電路串接、用于控制其通斷的開關(guān)電路。
[0015]再進一步地，所述開關(guān)電路包括源極串聯(lián)第五MOS管柵極、柵極串聯(lián)一偏置電壓VG5、且漏極通過電阻R5串聯(lián)第七MOS管漏極的第九MOS管，以及源極串聯(lián)第六MOS管柵極、柵極串聯(lián)偏置電壓VG5、且漏極通過電阻R6串聯(lián)第八MOS管漏極的第十MOS管；所述第九MOS管與電阻R5之間還串聯(lián)有電容C5，所述第十MOS管與電阻R6之間則串聯(lián)有電容C6。
[0016]作為優(yōu)選，所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十MOS管均為NMOS管。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0018](I)本實用新型通過設(shè)計兩級不同的負反饋電路結(jié)構(gòu)，利用共源級產(chǎn)生與輸入電壓成正比的小信號漏電流，并將輸入電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信號，然后利用共柵級將共源級的電流信號通過放大傳輸?shù)捷敵龆丝?，從而實現(xiàn)了輸入與輸出的隔離，不僅有效地減少了放大器對源極電感的需求，實現(xiàn)了更高增益和穩(wěn)定的低噪聲放大，而且減少了芯片面積，并且輸出阻抗更高，穩(wěn)定性更好。
[0019](2)本實用新型的第一級電路結(jié)構(gòu)沒有直接使用MOS工藝的電感，而是使用了鍵合線的寄生電感，因為MOS工藝中的電感面積較大，且Q值低會降低低噪聲放大器的增益，因此，第一級電路使用源極鍵合線的寄生電感，不僅可以節(jié)省面積，而且Q值高、對放大器增益影響微弱。
[0020](3)本實用新型還設(shè)置了用于控制第二級電路通斷的開關(guān)電路，由于芯片封裝管腳限制，源極需要直接芯片內(nèi)部地，而不是通過鍵合線引到芯片外部，因而第二級電路采用了輸出到輸入的電阻電容負反饋，而采用此種反饋方式，放大部分有時會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，因而通過開關(guān)電路來對此負反饋進行控制，可以實現(xiàn)犧牲增益來換取穩(wěn)定性的目的。
[0021](4)本實用新型中的MOS管優(yōu)選采用NMOS管，其具有導(dǎo)通電阻小、并且容易制造的優(yōu)點，因而非常適合應(yīng)用低噪聲放大器方面。
[0022](5)本實用新型電路結(jié)構(gòu)簡單、集成度高、系統(tǒng)的復(fù)雜度低、成本低廉，因此，其具有廣泛的應(yīng)用前景，非常適合推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
[0025]如圖1所示，本實用新型提供了一種新型的高增益低噪聲放大器，其采用了串接的兩級電路結(jié)構(gòu)，第一級為源極負反饋偽差分共源共柵電路結(jié)構(gòu)，其包括第一雙MOS管電路、第二雙MOS管電路以及第一諧振電路；第二級則為漏極負反饋差分共源共柵電路結(jié)構(gòu)，其包括第三雙MOS管電路、第四雙MOS管電路以及第二諧振電路。
[0026]所述的第一雙MOS管電路包括第一 MOS管M1、第三MOS管M3、電阻R1、偏置電壓VG1、偏置電壓VG2以及鍵合線Bondwire，其中，第一 MOS管Ml的柵極經(jīng)由電阻Rl串聯(lián)偏置電壓VGl，漏極則串聯(lián)第三MOS管M3的源極；第三MOS管M3的柵極串聯(lián)偏置電壓VG2。所述的第二雙MOS管電路包括第二 MOS管M2、第四MOS管M4以及電阻R2，其中，第二 MOS管M2的柵極經(jīng)由電阻R2串聯(lián)偏置電壓VGl，漏極則串聯(lián)第