一种可变增益宽带低噪声放大器

摘要

本发明为一种可变增益宽带低噪声放大器，涉及射频集成电路技术,本发明主要由共源共栅输入级电路、开关控制的高增益模式和低增益模式的有源反馈级电路、高增益模式和低增益模式对应的可变负载级电路组成。通过开关控制电流镜是否在在反馈环路里正常工作的方法即可实现低噪声放大器在高增益模式与低增益模式两种工作方式下切换，反馈环路由有源器件和电阻共同构成。本发明电路中不包含电感，很大程度上节省了芯片面积，同时由于只含有一级放大电路，与采用两级甚至更多级放大电路来控制增益相比，在功耗、噪声等性能上均有一定程度的改善，适合用于多标准无线通信接收系统中。

主权项

一种可变增益宽带低噪声放大器，包括共源共栅输入级电路、开关控制的高增益模式和低增益模式的有源反馈级电路、高增益模式和低增益模式对应的可变负载级电路，其特征在于：所述的共源共栅输入级电路由NMOS晶体管MN1、MN2和PMOS晶体管MP1组成，其中MN1与MP1构成推挽共源级放大电路，同时MN1、MP1与共栅晶体管MN2构成共源共栅输入级电路，器件连接关系如下，输入端Vin与MN1的栅极和MP1的栅极连接，MN1的源极接地，MP1的源极接电源VDD，MN1的漏极、MP1的漏极以及MN2的源极相连接，由MN2漏极输出信号，共源共栅输入级电路具有对输入信号进行放大的作用；所述的开关控制的高增益模式和低增益模式的有源反馈级电路的工作原理及器件连接关系如下，高增益模式有源反馈级电路由NMOS晶体管MN3、电阻R1、R2、电容C1、C2构成，C1与MN3栅极连接，起到对MN3进行隔直的作用,电阻R1两端分别连接电源VDD与MN3栅极，为MN3提供直流偏置,MN3漏极接电源VDD，MN3源极与电阻R2一端连接，R2另一端连接隔直电容C2，低增益模式有源反馈级电路由NMOS晶体管MN7、电阻R3、R4、电容C3、C4构成，C3与MN7栅极连接起到对MN7进行隔直的作用,电阻R3两端分别连接电源VDD与MN7栅极，为MN7提供直流偏置, MN7漏极接电源VDD，MN7源极与电阻R4一端连接，R4另一端连接隔直电容C4，两种模式的有源反馈级电路起到在不同增益模式下均可实现宽带输入阻抗匹配的作用；所述的高增益模式和低增益模式的可变负载级电路由电阻R6、R7、PMOS晶体管MP2组成，高增益模式下负载为R6，低增益模式下负载由R6、R7、MP2共同构成，器件连接关系如下，R6两端连接电源VDD及R7的一端，R7另一端与MP2漏极连接，MP2的源极接电源VDD，栅极连接至反相器Inverter的输出端，同时改变反馈环路和负载，便可实现高增益和低增益两种工作模式；所述的开关控制的高增益模式与低增益模式有源反馈级电路对应的反馈环路的选择由开关Switch执行，工作原理及器件连接关系如下，高增益模式和低增益模式的控制端之间通过一个反相器Inverter连接，NMOS晶体管MN4、MN5、MN6为高增益模式反馈环路提供镜像电流，MN4、MN5、MN6的源极接地，MN4栅极与MN5栅极相连接，MN5的栅极与漏极短接，MN6的漏极与MN5的漏极连接，NMOS晶体管MN8、MN9、MN10为低增益模式反馈环路提供镜像电流，MN8、 MN9、MN10的源极接地，MN8栅极与MN9栅极相连接，MN9的栅极与漏极短接， MN10的漏极与MN9的漏极连接，开关Switch用于实现两种不同工作模式的切换，反相器Inverter的输入端和输出端分别连接MN6和MN10的栅极，保证两种工作模式对应的反馈环路有一个正常工作，另一个被屏蔽；以上不同工作模式的有源反馈环路均可实现输入阻抗匹配，因此输入信号Vin可经过由共源共栅输入级电路和负载级电路共同组成的放大器进行信号的正常放大，并通过改变负载而改变信号的增益，放大后的输出信号为Vout。