[发明专利]用于低噪声放大器的系统及方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体电路和方法，更具体地，涉及用于低噪声放大器的系统和方法。

背景技术

使用有无线通信系统的电子装置（例如，移动电话，全球定位系统（GPS）接收器以及允许Wi-Fi（无线宽带）的笔记本和平板电脑）通常包含具有至虚拟世界的接口的信号处理系统。这些接口可包括有线和无线接收机，这些接收机接收发射功率并将所接收到的功率转换成模拟或数字信号，可使用模拟或数字信号处理技术来解调该模拟或数字信号。典型的无线接收机结构包括低噪声放大器（LNA），该LNA可将天线接收到的非常微弱的信号放大，并且向这些微弱信号提供增益，以及将经放大的信号传递到后续的放大和/或信号处理级。通过在LNA提供增益，使得后续的增益处理级对噪声不敏感，由此实现低系统噪声系数。

LNA电路通常包含至少一个晶体管和输入匹配网络。该输入匹配网络可由一个或多个无源器件（如电感器和电容）组成，输入匹配网络的目的在于提供与前一级（如天线，滤波器，射频开关或其他电路）的阻抗匹配和/或噪声匹配。LNA实施方式还可包括输出匹配网络、偏置网络以及其他电路结构（如串联（cascode）晶体管）。

随着无线射频设备变得越来越小以及越来越功率高效，这些匹配装置及其他无源电路结构的物理尺寸开始占用LNA表面积的大部分，其中这些匹配装置及其他无源电路结构通常利用表面安装器件而实现在电路板上。在一些情况下，匹配网络的一部分可被包含在与LNA晶体管相同的硅片上。如果芯片上的匹配网络包括电感器（例如，偏置电感器、匹配电感器、扼流圈电感器），集成电感器的物理尺度可能占据该LNA集成电路的芯片区域的重大百分比。

发明内容

根据实施方式，一种低噪声放大器（LNA）包括晶体管和互感器，该互感器具有耦接于LNA输入端和晶体管的控制节点之间的第一绕组以及磁性耦接至第一绕组且耦接于晶体管的参考节点和LNA参考端之间的第二绕组。LNA的输出端耦接至晶体管的输出节点。

以下的附图和说明将阐述本发明的一个或多个实施方式的细节。根据说明书和附图以及权利要求，本发明的其他特征、目标和优点将变得显而易见。

附图说明

为了更完整的理解本发明以及本发明的优点，现在将结合附图进行以下说明，附图中：

图1示出了根据现有技术的LNA；

图2a-图2c示出了使用双极晶体管和基于螺旋电感器的互感器的LNA集成电路实施方式；

图3a-图3b示出了基于金属氧化物半导体（MOS）的LNA集成电路实施方式；

图4示出了根据另一实施方式的LNA电路实施方式；

图5示出了LNA集成电路实施方式的物理布局实施方案；

图6示出了使用LNA实施方式的射频信号路径实施方式的框图；

图7a-图7b示出了屏蔽封装件内的LNA实施方式；

图8示出了常规的屏蔽LNA的框图；以及

图9示出了屏蔽LNA实施方式的框图。

除非另有陈述，否则不同的图中相应的数字与符号通常指相应的部分。绘制这些图以清晰地示出这些优选实施方式的相关方面，并且不必按比例绘制这些图。为了更清晰的阐明一些实施方式，表示同一结构、材料或处理步骤的变化的字母跟随在数字之后。

具体实施方式

以下将详细地讨论本发明优选实施方式的构造和使用。然而，应当理解，本发明提供许多可应用的发明构思，这些发明构思可在多种具体的背景下体现出来。所讨论的具体实施方式仅仅示出了构造和使用本发明的具体方式，但不限制本发明的范围。

将在具体环境（即低噪声放大器）下关于实施方式描述本发明。本发明的实施方式不限于低噪声放大器，并且还可应用于其他类型的放大器以及其他类型的电路。

在实施方式中，低噪声放大器包含设置于同一基板的晶体管和互感器。互感器的第一绕组耦接于该LNA的输入端和该晶体管的控制节点之间，该互感器的第二绕组耦接于该晶体管的参考节点和该LNA的参考端口之间。在一些实施方式中，该晶体管是BJT晶体管，使得该控制节点是BJT的基极而该参考节点是该BJT的发射极。在其他实施方式中，可使用MOSFET（例如，N型金属氧化物半导体晶体管）来实现该晶体管。这里，控制节点可为该MOSFET晶体管的栅极，而该参考节点可为该MOSFET晶体管的源极。相应地，在一些实施方式中，可形成区域有效单片低噪声放大器，该LNA具有与低噪声系数匹配的准确输入端口功率。