本發明專利技術提供了一種超寬帶單端輸入差分輸出低噪聲放大器，其特征在于，包括共柵放大級(1)、單端轉差分級(2)和電容交叉耦合輸出緩沖器(3)，共柵放大級(1)的輸出端與單端轉差分級(2)的輸入端連接，單端轉差分級(2)的輸出端與電容交叉耦合輸出緩沖器(3)的輸入端連接。本發明專利技術的預放大級和單端轉差分級采用電流復用技術，用一級的電流消耗可以進行兩級放大；共柵放大級提供寬帶輸入匹配，避免無源匹配網絡；將預放大級和單端轉差分級的負載阻抗分別諧振在不同頻率，通過兩級的增益互補實現寬頻帶的信號放大和單端轉差分功能；在輸出緩沖器中加入電容交叉耦合技術，對輸出差分信號的幅度和相位進行補償以達到差分信號的幅度和相位平衡，并增加了緩沖器的增益。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種超寬帶單端輸入差分輸出低噪聲放大器，屬于射頻集成電路
技術介紹
低噪聲放大器是無線傳輸系統中接收機的關鍵模塊，它一般與天線相連，放大接收到的微弱信號，并盡量減少對信號的惡化。端口匹配，增益，噪聲系數，功耗和線性度是低噪聲放大器的主要技術參數。接收機一般完成信號的放大和下變頻功能，低噪聲放大器將接收到的 射頻信號放大,后級接混頻器將射頻信號轉換成中頻信號。雙平衡混頻器本振輸入端和射頻輸入端都采用差分對形式，雙平衡混頻器提供了很高的L0，RF, IF之間的隔離度，這是雙平衡混頻器的主要優點。因此，在射頻接收機中雙平衡混頻器得到了廣泛的使用。低噪聲放大器需要提供差分形式的信號，因此低噪聲放大器往往采用全差分形式。而天線往往是單端的，需要在片外用無源巴倫來進行單端轉差分的轉換。無源巴倫的使用會降低系統的集成度，增加系統的成本和面積，而且無源巴倫的插入損耗會直接惡化接收機的噪聲系數。而高頻寬帶無源巴倫的插入損耗一般都較大，為了得到使用雙平衡混頻器的低成本的接收機，并保持較低的噪聲系數，需要一種具有單端轉差分功能的低噪聲放大器。為了實現單端轉差分的功能，必須將輸入信號轉變成同相和反相的兩種信號。在現有技術中使用比較普遍的有三種典型的方法來完成單端轉差分功能。第一種方法是用共柵級得到同相信號用共源級得到反相信號。這種單端轉差分的電路可以直接用于電路的第一級，如申請號為201010141720. I的專利，其電路結構如圖I所示，用共柵級的輸入低阻抗可以提供輸入匹配，而且可以通過適當的參數設計刪除共柵級的噪聲。該電路適用于寬帶應用，但是共源放大器和共柵放大器各自消耗一路電流，用兩路電流僅實現了單級增益。第二種方法是用單級共源級得到反相信號用兩級共源級得到同相信號。這種單端轉差分的電路如果作為第一級，需要加一定的匹配網絡才能實現輸入匹配，如申請號為201210103136. 6的專利，其電路結構如圖2所示，利用柵極和源級的電感進行輸入匹配，這些無源器件增加了器件的面積，而且共源放大的結構并不適合寬帶應用。第三種方法是用源級跟隨器得到同相信號，用共源放大器得到反相信號。這種單端轉差分的電路由于不提供增益，往往作為電路的最后一級，如申請號為201210103136. 6的專利，其電路結構如圖3所示，在共源共柵級放大之后，用有源巴倫將放大后的單端信號轉化為差分信號。由于在單端轉差分之前預放大級提供了一定的增益，有源巴倫的噪聲可以被抑制。但是源級跟隨器具有寬帶性能，而共源放大器帶寬較窄，這種單端轉差分的方法難以應用于寬帶
技術實現思路
本專利技術為解決現有的單端輸入差分輸出技術中存在的增益效果較差、功耗較高以及無法應用在超寬帶技術中的問題，進而提供了一種超寬帶單端輸入差分輸出低噪聲放大器。為此，本專利技術提供了如下的技術方案一種超寬帶單端輸入差分輸出低噪聲放大器，包括共柵放大級(I)、單端轉差分級(2)和電容交叉耦合輸出緩沖器(3)，共柵放大級(I)的輸出端與單端轉差分級(2)的輸入端連接，單端轉差分級(2)的輸出端與電容交叉耦合輸出緩沖器(3)的輸入端連接。本專利技術與現有技術相比的優點在于I、本專利技術的單端轉差分電路之前有預放大級，且預放大級和單端轉差分級采用電流復用技術共用直流電流，用一級的電流消耗可以進行兩級放大； 2、本專利技術的共柵放大級可以提供寬帶輸入匹配，避免了復雜的無源匹配網絡，且提供一定的增益可以抑制后級噪聲。共柵放大級還在傳統共柵放大器中加入體電阻以降低噪聲；3、本專利技術將預放大級和單端轉差分級的負載阻抗分別設計諧振在不同的頻率，通過兩級的增益相互補償來實現寬頻帶的信號放大和單端轉差分功能；4、本專利技術的設計的電路結構，將單端轉差分級和電容交叉耦合輸出緩沖器結合起來，在單端轉差分級中運用電容交叉耦合技術校正輸出信號的幅度和相位的平衡性，之后用電容交叉耦合輸出緩沖器再次對輸出差分信號的幅度和相位的平衡性進行補償，可以提升單端轉差分性能。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實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專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是現有技術中通過采用共柵級得到同相信號用共源級得到反相信號的電路結構示意圖；圖2是現有技術中通過采用單級共源級得到反相信號用兩級共源級得到同相信號的電路結構不意圖；圖3是現有技術中通過采用源級跟隨器得到同相信號用共源放大器得到反相信號的電路結構不意圖；圖4是本專利技術的具體實施方式提供的超寬帶單端輸入差分輸出低噪聲放大器的電路結構意圖。具體實施例方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。本專利技術的具體實施方式提供了一種超寬帶單端輸入差分輸出低噪聲放大器，如圖I所示，包括共柵放大級(I)、單端轉差分級(2)和電容交叉耦合輸出緩沖器(3)，共柵放大級(I)的輸出端與單端轉差分級(2)的輸入端連接，單端轉差分級(2)的輸出端與電容交叉耦合輸出緩沖器(3)的輸入端連接。具體的，共柵放大級(I)可采用共柵放大器M1，加入的電阻Rl可以降低噪聲，共柵放大器Ml的源級采用電感LI接地以提供源級偏置，共柵放大器Ml的漏極采用電感L2作為負載，源級輸入的低阻抗可以提供寬帶輸入匹配；單端轉差分級(2)采用一級共源放大器M2獲得反相輸出，并采用兩級共源放大器M2和M3獲得同相輸出；兩級共源放大器M2和M3的源級通過電容C3接地作為交流地，使得M2和M3能夠實現共源放大器的功能，兩級共源放大器M2和M3的反相輸出通過電容C4接到NMOS管M5的柵極，兩級共源放大器M2和M3的同相輸出通過電容C5耦合接到NMOS管M4的柵極，在NMOS管M4和M5的漏極用電感L3和L4作為負載，獲得差分信號Vout-和Vout+,電容交叉耦合技術可以校正輸出差分信號的幅度和相位的平衡性；電容交叉耦合輸出緩沖器(3)用于將同相信號Vout+接到NMOS管M7的柵極，并通過電容C7耦合接到NMOS管M8的柵極，以及將反相信號Vout-接到NMOS管M6的柵極，并通過電容C6耦合接到NMOS管M9的柵極。電容交叉耦合輸出緩沖器(3)通過將傳統源級跟隨器中的NMOS電流源改為射頻NMOS管放大器，利用電容交叉耦合技術，增加了緩沖器的增益，并對輸出差分信號的幅度和相位進行補償，可以提升差分信號的幅度和相位的平衡性能。優選的，共柵放大級(I)的輸出通過電容耦合到單端轉差分級(2)，共柵放大級(I)和單端轉差分級⑵通過電流復用技術共用直流電流，因此可以減少功耗，在相同的電流消耗下進行了兩級放大，同時提高了增益。優選的，共柵放大級(I)和單端轉差分級(2)的負載阻抗分別諧振在不同的頻率，共柵放大級(I)可在低頻處提供高增益，而單端轉差分級(2)則在高頻處提供高增益；共柵放大級(I)和單端轉差分級(2)通過級聯在寬帶內提供高增益。優選的，將單端轉差分級(2)和電容交叉耦本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種超寬帶單端輸入差分輸出低噪聲放大器，其特征在于，包括共柵放大級(1)、單端轉差分級(2)和電容交叉耦合輸出緩沖器(3)，共柵放大級(1)的輸出端與單端轉差分級(2)的輸入端連接，單端轉差分級(2)的輸出端與電容交叉耦合輸出緩沖器(3)的輸入端連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李治，孫利國，黃魯，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：
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