[发明专利]一种高频宽带放大器

说明书

本发明公开了一种宽带放大器电路，包括一个共源极的NMOS高增益放大器，和cascode共栅极NMOS晶体管与开关电阻、电容构成的改进型有源电感高频宽带负载电路。本发明宽带放大器具有高增益、大带宽且带宽可调和噪声低的特点，同时实现面积小，特别适合集成电路。

技术领域

本发明涉及一种适用于高频宽带通信系统的宽带低噪声放大器。

背景技术

在现代光纤通信技术中，通信速率往往是Gbps，甚至超过100Gbps，对超宽带放大器的需求提出较高挑战。另外，在现代无线通信中，载波频率也越来越高，比如在5G无线通信标准中，载波频率高达6GHz，甚至28GHz，其信道带宽也高达百兆，同样也需要高频宽带放大器。所以对于现代通信系统，针对高频宽带放大器的需求和研究越来越多，也越来越深入，基于此本发明提出了一种新型高频宽带低噪声放大器，同时又结合了适应集成电路面积要求小的特点。

请参阅图1，这是一般放大器的基本结构示意图。电阻R0和MOS管N0漏极寄生电容构成了输出负载，由于RC的低通特性，限制了放大器的高频增益和带宽。

请参阅图2，这是传统高频宽带放大器，负载通过增加电感的峰值技术（peeking）来抵消寄生电容的影响，从而拓展带宽，但是由于在集成电路中无源电感的面积通常都比较大，故这种方法使得成本大幅增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的实现面积小，高频宽带放大器，同时又具有较低的噪声。

为解决上述技术问题，本发明高频宽带放大器包括一个共源极的NMOS高增益放大器，和cascode共栅极NMOS晶体管与开关电阻、电容构成的改进型有源电感高频宽带负载电路。

附图说明

图1是一般放大器结构示意图；

图2是传统高频宽带放大器结构示意图；

图3是一种有源电感的基本结构示意图；

图4是图3有源电感的小信号等效电路；

图5是本发明高频宽带放大器的电路详图。

图6是本发明高频宽带放大器的结构框图。

图中附图标记说明：

以x表示自然数，Nx为NMOS晶体管；Px为PMOS晶体管；Cx为电容；Rx为电阻。

具体实施方式

请参阅图5，本发明高频宽带放大器由Gm跨导放大器和改进型有源电感负载模块组成。N3是共源极接法，提供Gm跨导，栅极接信号输入，漏极接N4的源极。N4是cascode共栅极放大器， 其栅极接两组开关电阻，P0和R3是一组，由P0栅极控制电压bit<1>控制，P1和R2是另一组，由P1栅极控制电压bit<0>控制。N4的栅极和源极之间跨接一个小电容C0。N4和两组开关电阻及电容C0一起组成了改进型有源电感负载模块。

常见的一种有源电感请参阅图3，N5是NMOS有源器件，其栅极通过R6连接漏极，一般接电源avdd。其小信号电原理图请参阅图4，Gm是N5的跨导，Cgs是N5的栅、源极间电容，Vgs是栅、源极间电压，Rg是栅极电阻（图3中的R6），Gm与Vgs的乘积构成了其等效受控电流源。通过这个小信号等效模型可以得到有源电感的阻抗为：

Zin = (1+sRgCgs)/(Gm+sCgs)

从而得到等效电感和等效串联电阻分别为：

L = (Rg/wT-1/GmwT)/(1+(w/wT)²)