[发明专利]一种全差分CMOS多模低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明为射频集成电路技术领域，具体涉及一种高增益、低噪声和良好输入匹配的全差分低噪声放大器的设计，特别应用于0.5~10.6GHz的多模接收机前端。适用于包括GSM、WCDMA、Bluetooth、WLAN、UWB等多模接收机系统中。

背景技术

多模式射频接收机系统是当前学术界和工业界的研究热点。通过单一的接收机链路实现多种通信模式的兼容，可以同时降低整机的功耗以及芯片的面积。

低噪声放大器是接收机前端中最关键的模块之一，其作用就是将天线接收到的微弱信号放大并抑制接收机后级电路的噪声。这要求低噪声放大器必须提供足够的增益，同时以保证后级噪声不会对系统性能造成过大的影响。低噪声放大器的增益往往与功耗成正比，而对于射频接收机系统而言，低功耗是其基本要求，因此在保证足够增益的情况下如何减小功耗是应用于射频接收机系统中LNA设计的重要难题。另外，与传统的窄带LNA不同，同时满足多种通信模式的覆盖0.5~10.6GHz的超级宽带的LNA的带宽高达十几个GHz，在整个工作频段内保持良好的输入匹配、增益平坦度及低噪声也是很难达到的性能要求。

综上分析，针对CMOS宽带低噪声放大器（特别是应用于超级宽带多模式射频接收机系统）的设计，如何实现增益、功耗、面积（较少电感）、宽带输入匹配、线性度及稳定性等性能的优化提高，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明目的是提供一种全差分CMOS低噪声放大器电路，以克服现有技术存在的不足，提供一种可以覆盖0.5~10.6GHz超级宽频带范围内的，兼容GSM、WCDMA、Bluetooth、WLAN、UWB等多种通信模式的LNA，该结构LNA可应用于接收机前端中，具有良好的宽频带输入匹配、高增益、低功耗，良好的噪声系数，同时只占用较小的芯片面积。

为了实现上述目的，本发明具体技术方案如下：

如图1中所示，一种差分CMOS宽带低噪声放大器，由匹配级、放大级、反馈级和负载级四个部分组成，其中：

匹配级1，用以接收输入信号，使信号源与输入阻抗良好匹配；

放大级2，连接于所述匹配级与输出端之间，完成所述匹配级输出电压信号的跨导放大；

负载级4，连接于电源与所述输出端之间，用以输出放大信号。为了减小芯片面积，负载级只使用电阻，把电流重新转换成电压信号；

反馈级3，连接于所述匹配级与所述输出端之间，同时与匹配级组成匹配网络，与放大级一起获得一定的输入阻抗；同时与负载级、放大级一起保证增益的稳定与增益的带宽。

进一步地，如图2所示，所述匹配网络是由所述匹配级与所述反馈级共同作用组成的；其中所述匹配级为一2阶LC带通滤波网络，实现宽带输入匹配，其由接信号输入端的芯片封装键合线的等效电感L_bonding与ESD PAD的等效电容C_Pad构成匹配级输入，并与芯片内第一隔直电容C₁、反馈电感L通过米勒效应等效到输入端的等效电感L’及所述放大级等效输入电容C_in顺次相连。