[发明专利]一种采用双增益提升电感的共源共栅放大器

说明书

本发明提供的一种采用双增益提升电感的共源共栅放大器，属于射频集成电路领域，包括共源共栅结构、栅极增益提升电感、Z嵌入网络电感、直流旁路电容；共源管的栅极连接信号输入端和偏置电压Vb2，共源管的源极通过Z嵌入网络电感接地，共源管的漏极连接共栅管的源极，共栅管的漏极连接信号输出端和电源电压，共栅管的栅极通过栅极增益提升电感连接偏置电压Vb1，同时在栅极增益提升电感连接偏置电压Vb1的一端，通过直流旁路电容与共源管的源极相连。本发明通过在传统共源共栅放大器中设置栅极增益提升电感、Z嵌入网络电感和直流旁路电容，在增大单向增益的同时引入线性互易网络，进而大大提升在接近晶体管最大工作频率处的增益。

技术领域

本发明属于射频集成电路领域，具体涉及一种采用双增益提升电感的共源共栅放大器。

背景技术

太赫兹波段(0.1～3THz)具有丰富的频谱资源、强穿透力和良好的方向性，在太空、医疗、通信领域具有很大的应用潜力，然而对于太赫兹放大器，由于其工作频率接近晶体管的最大频率f_max，导致最大可实现功率增益G_max快速下降，因此在接近f_max的工作频率处实现高增益放大器一直是一个挑战。

对于共源共栅结构，由于相较于共源结构，其在接近f_max的频段，G_max下降的更快，所以在接近f_max的工作频率处更难实现高增益性能。在传统共源共栅结构的基础上，在共栅管的栅极加上一个栅极增益提升电感，通过小信号分析可知该电感能够通过提供一个正反馈来增加峰值增益，如文献“A190-GHz Amplifier with Gain-Boosting Technique in65-nm CMOS”(D.S.Siao,J.C.Kao,2014IEEE MTT-S International Microwave SymposiumDigest,pp.1-3,2014)中已有应用，但若只用该方式，单级提升的增益仍无法满足应用需求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种采用双增益提升电感的共源共栅放大器，通过同时引入栅极增益提升电感和Z嵌入电感，实现增益性能的提高。

本发明具体技术方案如下：

一种采用双增益提升电感的共源共栅放大器，包括由共源管M1和共栅管M2组成的共源共栅结构，其特征在于，还包括栅极增益提升电感L_g、Z嵌入(Z-embed)网络电感L_z、直流旁路电容C_dcap；

共源管M1的栅极连接信号输入端V_in和偏置电压Vb2，共源管M1的源极通过Z嵌入网络电感L_z接地，共源管M1的漏极连接共栅管M2的源极，共栅管M2的漏极连接信号输出端V_out和电源电压Vcc，共栅管M2的栅极通过栅极增益提升电感L_g连接偏置电压Vb1，同时在栅极增益提升电感L_g连接偏置电压Vb1的一端，通过直流旁路电容C_dcap与共源管M1的源极相连。

进一步地，所述栅极增益提升电感L_g的电感值范围为10fH～10nH，Z嵌入网络电感L_z的电感值范围为10fH～10nH，直流旁路电容C_dcap的电容值在10fF以上。

进一步地，所述采用双增益提升电感的共源共栅放大器还包括输入匹配网络和输出匹配网络，所述输入匹配网络设置于共源管M1的栅极和信号输入端V_in之间，并通过隔直电容Cdc1与共源管M1的栅极隔开；所述输出匹配网络设置于共栅管M2的漏极和信号输出端V_out之间，并通过隔直电容Cdc2与共栅管M2的漏极隔开。

进一步地，所述共源管M1和共栅管M2均为N管。