一种前端放大器和混频器融合的电路

1.本发明属于无线通信芯片领域，涉及一种前端放大器和混频器融合的电路。


背景技术：

2.通常情况下，无线通信芯片接收电路中需要对接收到的微弱信号进行前端放大后再用混频器进行下变频操作。对于人体信道通信来说，为了不需要放大器很大的输入阻抗，因此采用电容耦合的方法。这就要求前端放大器具有高增益，高灵敏度以及低输入等效噪声，而在线性度上要求不高，因此采用反相器结构的放大器，能够达到很大增益。传统反相器结构的放大器需要反馈电阻来确定直流点，而反馈电阻越大，放大器增益越大，但是会有芯片面积的代价。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种前端放大器和混频器融合的电路，其具体技术方案如下：一种前端放大器和混频器融合的电路，由信号接收电路和与其连接的反相放大电路组成，信号接收电路包括反相器和开关s0，开关s0的第一端接反相器，第二端接地，第三端接反相放大电路；反相放大电路由n（n为≥1的整数）级反相放大器和各级反相放大器对应的耦合电容及开关组成，反相器接收方波信号并进行取反操作，输出控制信号至开关s0和各级反相放大器对应的开关，控制开关导通或断开。
4.进一步的，所述反相放大电路中，1级耦合电容c1的一端与开关s0的第三端相连，并接收外部输入的fsk信号，1级耦合电容c1的另一端与1级开关s1的一端共同连接与1级反相放大器a1的输入端，1级开关s1的另一端与1级反相放大器a1的输出端共同连接与2级耦合电容c2的一端，2级耦合电容c2的另一端与2级开关s2的一端共同连接至2级反相放大器a2的输入端，2级反相放大器a2的输出端连接至3级耦合电容，依次以相同结构连接至第n级反相放大电路。
5.进一步的，所述反相放大器由一个pmos管和一个nmos管组成，pmos管和nmos管的栅极都接在输入的交流信号上且与开关的一端连接，pmos管的源极与衬底均接到电源vdd，nmos管的源极与衬底均接到地，pmos管的漏极和nmos管的漏极连接并作为输出，且与开关的另一端连接。
6.进一步的，所述耦合电容在采用mom电容，用于传递交流信号。
7.进一步的，所述反相器包括： pmos管和nmos管，pmos管和nmos管的栅极都接在输入的方波信号上，pmos管的源极与衬底均接到电源vdd，nmos管的源极与衬底均接到地，pmos管的漏极和nmos管的漏极连接并作为输出。
8.有益效果：本发明创新性地使用传输门来控制反馈通路的通断，反馈通路导通时确定直流点，不需要反馈电阻即可确定反相放大器的直流点，断开时放大器增益非常大，同时可以达
到混频的作用，将混频器和前端放大器进行巧妙融合，减小了功耗和面积的同时达到了很好的增益效果。
附图说明
9.图1是本发明的电路原理图；图2是本发明实施例的电路原理图。
具体实施方式
10.为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚明白，以下结合说明书附图，对本发明作进一步详细说明。
11.如图1所示，一种前端放大器和混频器融合的电路，采用电容耦合的方法避免了前端放大器高输入阻抗的要求。采用反相器结构的放大器并用开关控制负反馈通路的闭合与断开，能够在保证直流点的同时达到最大的放大器增益，并且避免了反馈电阻占用较大面积。同时此结构能够实现混频器的功能，将输入的fsk调频信号进行下变频操作，将混频器和前端放大器进行融合，减小了功耗和面积的同时达到了很好的增益效果。
12.具体的，该电路由信号接收电路和反相放大电路组成，信号接收电路包括：反相器和开关s0，开关s0的第一端接反相器，第二端接地，第三端接反相放大电路；反相放大电路由n（n为≥1的整数）级反相放大器和各级反相放大器对应的耦合电容及开关组成。输出控制信号至开关s0和各级反相放大器对应的开关，控制开关导通或断开。
13.所述反相器用于将方波信号取反操作，输出控制信号至开关s0和各级反相放大器对应的开关，控制开关导通或断开。所述耦合电容在芯片中采用mom电容，起到传递交流信号的作用。所述反相放大器将交流信号进行放大。所述开关由方波信号控制，能够控制电路的导通和断开。
14.所述反相放大电路中，1级耦合电容c1的一端与开关s0的第三端相连，并接收外部输入的fsk信号，1级耦合电容c1的另一端与1级开关s1的一端共同连接与1级反相放大器a1的输入端，1级开关s1的另一端与1级反相放大器a1的输出端共同连接与2级耦合电容c2的一端，2级耦合电容c2的另一端与2级开关s2的一端共同连接至2级反相放大器a2的输入端，2级反相放大器a2的输出端连接至3级耦合电容，依次以相同结构连接至第n级反相放大电路。
15.所述反相器由一个pmos管和一个nmos管组成。pmos管和nmos管的栅极都接在输入的方波信号上，pmos管的源极与衬底均接到电源vdd，nmos管的源极与衬底均接到地，pmos管的漏极和nmos管的漏极连接并作为输出。所述反相器使用最小尺寸即可，可以将输入的方波信号进行取反操作。
16.所述反相放大器包括：pmos管、nmos管和开关。pmos管和nmos管的栅极都接在输入的交流信号上且与开关的一端连接，pmos管的源极与衬底均接到电源vdd，nmos管的源极与衬底均接到地，pmos管的漏极和nmos管的漏极连接并作为输出，且与开关的另一端连接。所述反相放大器可以将输入的交流信号进行反相并放大。
17.实施例：如图2所示的是本发明一种前端放大器和混频器融合的电路具体实例，运用于人
体信道通信芯片接收器中，由人体和电极传来的信号同时进行前端放大以及下变频的操作。在sw信号为高电平，sw-信号为低电平时，nmos管作开关，在导通状态。输入端input传来的交流信号接到地，没有交流信号通过耦合电容c1传到下一级，同时传输门t1作开关，在导通状态，将反相放大器的输出与输入相连接，形成负反馈，固定一个直流点。当sw信号为低电平（即sw-信号为高电平）时，nmos管断开，输入交流信号到地的通路断开，输入交流信号可以通过耦合电容c1传到下一级。由于此时传输门t1断开，反相放大器a1的负反馈消失，因此它可以将交流信号进行最大增益的反相放大。由于在上一个时间（sw信号为高电平时）反相放大器已经确立了直流点，而电容两端的电压不能突变，因此反相放大器的放大作用依然在此直流点上进行。耦合电容c2、c3，反相放大器a2、a3，传输门t2，t3的作用相同。
18.以上所述，仅为本发明的优选实施案例，并非对本发明做任何形式上的限制。虽然前文对本发明的实施过程进行了详细说明，对于熟悉本领域的人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。凡在本发明精神和原则之内所做修改、同等替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种前端放大器和混频器融合的电路，由信号接收电路和与其连接的反相放大电路组成，其特征在于，信号接收电路包括反相器和开关s0，开关s0的第一端接反相器，第二端接地，第三端接反相放大电路；反相放大电路由n（n为≥1的整数）级反相放大器和各级反相放大器对应的耦合电容及开关组成，反相器接收方波信号并进行取反操作，输出控制信号至开关s0和各级反相放大器对应的开关，控制开关导通或断开。2.如权利要求1所述的一种前端放大器和混频器融合的电路，其特征在于，所述反相放大电路中，1级耦合电容c1的一端与开关s0的第三端相连，并接收外部输入的fsk信号，1级耦合电容c1的另一端与1级开关s1的一端共同连接与1级反相放大器a1的输入端，1级开关s1的另一端与1级反相放大器a1的输出端共同连接与2级耦合电容c2的一端，2级耦合电容c2的另一端与2级开关s2的一端共同连接至2级反相放大器a2的输入端，2级反相放大器a2的输出端连接至3级耦合电容，依次以相同结构连接至第n级反相放大电路。3.如权利要求2所述的一种前端放大器和混频器融合的电路，其特征在于，所述反相放大器由一个pmos管和一个nmos管组成，pmos管和nmos管的栅极都接在输入的交流信号上且与开关的一端连接，pmos管的源极与衬底均接到电源vdd，nmos管的源极与衬底均接到地，pmos管的漏极和nmos管的漏极连接并作为输出，且与开关的另一端连接。4.如权利要求1所述的一种前端放大器和混频器融合的电路，其特征在于，所述耦合电容在采用mom电容，用于传递交流信号。5.如权利要求1所述的一种前端放大器和混频器融合的电路，其特征在于，所述反相器包括： pmos管和nmos管，pmos管和nmos管的栅极都接在输入的方波信号上，pmos管的源极与衬底均接到电源vdd，nmos管的源极与衬底均接到地，pmos管的漏极和nmos管的漏极连接并作为输出。

技术总结
本发明属于无线通信芯片领域，涉及一种前端放大器和混频器融合的电路，由信号接收电路和与其连接的反相放大电路组成，信号接收电路包括反相器和开关S0，开关S0的第一端接反相器，第二端接地，第三端接反相放大电路；反相放大电路由N（N为≥1的整数）级反相放大器和各级反相放大器对应的耦合电容及开关组成，反相器接收方波信号并进行取反操作，输出控制信号至开关S0和各级反相放大器对应的开关，控制开关导通或断开。本发明巧妙地将前端放大器和混频器相结合，不需要反馈电阻即可确定直流点，不仅能够增大放大器增益，并且显著减小芯片面积和功耗。和功耗。和功耗。


技术研发人员：顾冠杰 赵博
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.02.28
技术公布日：2022/6/10