[发明专利]一种CMOS超宽带低噪声放大器

说明书

本发明公开了一种CMOS超宽带低噪声放大器，包括输入级互补共源电路、中间级共源负反馈电路和输出级共源buffer电路。本发明创新性地在互补共源级基础上引入电阻反馈，电感峰化技术、源极退化电感技术和伪电阻结构，同时结合共源负反馈电路，共源buffer电路和电流复用技术，使得整体电路具有宽带宽的同时、达到良好的增益、噪声系数和功耗等指标。本发明能够工作在0.15～11GHz频带内，覆盖了5G中低频段范围(450MHz～6GHz)以及IMT业务在6GHz候选频段(5925～7125MHz)范围，同时也兼容UWB标准频段(3.1～10.6GHz)。

技术领域

本发明涉及集成电路设计技术领域，具体涉及一种CMOS超宽带低噪声放大器。

背景技术

随着无线技术的飞速发展，移动通信技术的发展向着更高频、更宽带的方向发展，各种无线标准(例如Bluetooth，Zigbee，WLAN，WiFi，UWB，GPS和2G/3G/4G/5G蜂窝电话)的使用一直在不断增加。然而频谱资源是有限的，为了满足人们对更高速、更大容量的通信需求，能够兼容多个通信标准的超宽带通信技术逐渐成为重要的研究方向。

超宽带低噪声放大电路是超宽带接收机的核心电路模块，作为超宽带接收链路的第一级放大电路，根据噪声级联公式，超宽带低噪声放大器的噪声基本决定接收链路的整体噪声；此外，超宽带低噪声放大器还有增益、匹配、功耗、带宽及线性度等指标要求，而且这些指标存在着相互折中的关系，低噪声放大器电路设计需要根据应用要求规划相应的指标。

常用的宽带低噪声放大器结构包括分布式结构、电阻并联反馈结构、共栅放大器结构和源极电感退化结构。分布式放大器结构采用多级放大结构，利用延迟传输线来实现宽带，且需要较大功耗，不适于集成和低功耗应用。在电阻并联反馈结构中，并联反馈电阻连接于晶体管的栅极和漏极，使输入阻抗的Q值降低，能够实现宽带的输入匹配，但该结构由于反馈电阻的引入会使噪声性能变差。在共栅放大器结构中，输入阻抗近似为1/gm，由于共栅结构的输入阻抗为常数，因此具有其它结构无可比拟的宽带匹配性能，且不存在反馈电容，具有较好的隔离性、稳定性、较高的线性度和低功耗等特点，但该结构噪声系数较高，需要采取其它途径来降低噪声。在源级电感退化结构中通过调节源极电感和栅源电容Cgs来实现噪声和输入匹配，但这种方法只能满足一定频率范围，为了拓展该结构在频带内噪声和匹配的优良特性，常采用加入额外的电感、电容元件共同构成带通滤波器来实现宽带的匹配，通过该方法能够在很宽的频带内实现良好的输入匹配、噪声性能，然而过多的电感和电容使用，导致面积较大。

发明内容

本发明解决的是背景技术中所存在的超宽频带、低噪声、低功耗等方面问题，提供一种CMOS超宽带低噪声放大器。

为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种CMOS超宽带低噪声放大器，包括输入级互补共源电路、中间级共源负反馈电路和输出级共源buffer电路。

输入级互补共源电路包括PMOS晶体管M1，NMOS晶体管M2，耦合电容C1，反馈电阻R1，峰化电感L1，源极退化电感L2，峰化电感L3和伪电阻R_pseudo；PMOS晶体管M1的源极和衬底与电源VDD相连；PMOS晶体管M1的栅极通过耦合电容C1与输入端Vin相连、通过反馈电阻R1与PMOS晶体管M1的漏极相连、以及通过峰化电感L1与NMOS晶体管M2的栅极相连；PMOS晶体管M1的漏极与NMOS晶体管M2的漏极相连；NMOS晶体管M2的源极通过源极退化电感L2接地；NMOS晶体管M2的衬底通过伪电阻R_pseudo接地。