一种低噪声放大器的制作方法

1.本发明涉及低噪声射频放大领域和微电子技术领域，尤其涉及一种低噪声放大器。


背景技术：

2.射频收发芯片中需要低噪声放大器（lna）对接收到的微弱射频信号进行放大，以便进行解调、恢复传输的信号，但集成的放大器往往因为生产工艺的偏差或者载频的变化，导致放大器的特性（如放大倍数、线性度等）发生变化，因此需要集成的lna可以调整中心频率与增益，确保lna工作在最佳状态（例如增益、线性度等）。
3.集成在芯片内部的lna往往采用集成电感作为负载阻抗，但由于生产工艺的原因，不能够保证每个芯片的集成电感的感值一致，如果电感的感值变化，就会导致增益的变化，增益如果变的过低，会影响接收的灵敏度。而如果变的过高，又会导致输入信号的动态范围变窄，导致一些偏大的信号输入时会出现过载，出现饱和现象，提高误码率。因此需要设计增益控制电路，将lna的增益控制在一定的范围内。
4.在lna增益调整的过程中需要考虑lna的nf（噪声系数），有必要对调整电路的噪声进行抑制。
5.lna进行放大时，还需要考虑接收的射频信号的阻抗匹配，射频信号只有在阻抗匹配时，传输信号的能量、信号完整性才是最佳的。因此输入端可以对阻抗进行调节，以达到接近理想的匹配效果。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提出一种低噪声放大器，旨在解决低噪声放大器的增益可调、阻抗匹配可调、噪声性能一致的问题，保证lna的宽动态范围、低噪声、最佳匹配效果，有效提升lna的信号放大效果以及芯片的一致性，保证性能一致的情况下的大批量生产的要求。
7.为实现上述目的，本发明提供一种低噪声放大器，包括：偏置电流控制模块、mos管nm0、mos管nm1、mos管nm2、mos管nm3、mos管nm4、电容c1、电容c2、电容c4、电感l1、电感l2、电阻r1、电阻r2；其中，所述电容c1、电容c2、电阻r1和电阻r2构成射频信号交流隔离耦合；所述偏置电流控制模块用于控制所述mos管nm0、mos管nm1、mos管nm2、mos管nm3和mos管nm4的工作电流，所述电容c4、mos管nm0产生偏置电流，使得所述mos管nm0、mos管nm1、mos管nm2、mos管nm3和mos管nm4工作在放大区域；所述电感l1和电感l2对高频信号进行放大。
8.本发明进一步的技术方案是，当放大后的信号幅度过大时，所述偏置电流控制模块减小所述mos管nm0的电流，使得放大倍数降低，当放大后的信号幅度过小时，所述偏置电流控制模块增加所述mos管nm0的电流，使得放大倍数增加。
9.本发明进一步的技术方案是，还包括电容c3、电容c5、电容c6、电阻r3和电阻r4；其
中，所述偏置电流控制模块与所述电容c3的一端、所述电阻r1的一端、电阻r2的一端、所述电容c4的一端、所述mos管nm0的栅极、所述mos管nm3、mos管nm4的栅极连接，所述电容c3的另一端接地，所述电阻r1的另一端连接所述电容c1的一端、所述mos管nm1的栅极，所述电容c1的另一端输入射频信号rf ，所述电阻r2的另一端连接所述电容c2的一端、所述mos管nm2栅极，所述电容c2的另一端输入射频信号rf-，所述电容c4的另一端、所述mos管nm0的源极接地，所述mos管nm0的漏极连接于所述mos管nm1和mos管nm2的源极之间，所述mos管nm1的漏极与所述mos管nm3的源极、所述电阻r3的一端连接，所述mos管nm2漏极与所述mos管nm4源极、所述电阻r4一端连接，所述电阻r4的另一端、所述电子r3的另一端分别与所述电容c5的一端连接，所述电容c5的另一端接地，所述电容c6连接于所述mos管nm3、mos管nm4的栅极之间，所述mos管nm3的漏极分别与所述电感l1的一端、v0-连接，所述mos管nm4的漏极分别与所述电感l2的一端、v0 连接，所述电感l1、电感l2的另一端连接vcc。
10.本发明低噪声放大器的有益效果是：本发明解决了低噪声放大器的增益可调、阻抗匹配可调、噪声性能一致的问题，保证lna的宽动态范围、低噪声、最佳匹配效果，有效提升了lna的信号放大效果以及芯片的一致性，这样就可以保证性能一致的情况下的大批量生产的要求。
附图说明
11.图1是本发明低噪声放大器较佳实施例的结构示意图；图2是本发明低噪声放大器增益控制响应过程示意图；图3是偏置电流控制模块地示意图。
12.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
13.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
14.如图1所示，本发明提出一种低噪声放大器，本发明低噪声放大器较佳实施例包括偏置电流控制模块、mos管nm0、mos管nm1、mos管nm2、mos管nm3、mos管nm4、电容c1、电容c2、电容c4、电感l1、电感l2、电阻r1、电阻r2。
15.其中，所述电容c1、电容c2、电阻r1和电阻r2构成射频信号交流隔离耦合；所述偏置电流控制模块用于控制所述mos管nm0、mos管nm1、mos管nm2、mos管nm3和mos管nm4的工作电流，所述电容c4、mos管nm0产生偏置电流，使得所述mos管nm0、mos管nm1、mos管nm2、mos管nm3和mos管nm4工作在放大区域。
16.所述电感l1和电感l2对高频信号进行放大，具体地，是片上电感，在特定频率范围时是高q值的感性负载，分别与nm3、nm4构成共栅放大器，对输入交流信号进行放大与滤波。
17.进一步地，本实施例中，该低噪声放大器还包括电容c3、电容c5、电容c6、电阻r3和电阻r4。
18.其中，所述偏置电流控制模块与所述电容c3的一端、所述电阻r1的一端、电阻r2的一端、所述电容c4的一端、所述mos管nm0的栅极、所述mos管nm3、mos管nm4的栅极连接，所述电容c3的另一端接地，所述电阻r1的另一端连接所述电容c1的一端、所述mos管nm1的栅极，
所述电容c1的另一端输入射频信号rf ，所述电阻r2的另一端连接所述电容c2的一端、所述mos管nm2栅极，所述电容c2的另一端输入射频信号rf-，所述电容c4的另一端、所述mos管nm0的源极接地，所述mos管nm0的漏极连接于所述mos管nm1和mos管nm2的源极之间，所述mos管nm1的漏极与所述mos管nm3的源极、所述电阻r3的一端连接，所述mos管nm2漏极与所述mos管nm4源极、所述电阻r4一端连接，所述电阻r4的另一端、所述电子r3的另一端分别与所述电容c5的一端连接，所述电容c5的另一端接地，所述电容c6连接于所述mos管nm3、mos管nm4的栅极之间，所述mos管nm3的漏极分别与所述电感l1的一端、v0-连接，所述mos管nm4的漏极分别与所述电感l2的一端、v0 连接，所述电感l1、电感l2的另一端连接vcc。
19.本实施例中，所述电容c1、电容c2、电阻r1、电阻r2构成射频信号交流隔离耦合、阻抗匹配，射频信号输入，所述电容c4、mos管nm0产生偏置电流，使得用于放大的mos管nm1、mos管nm2、mos管nm3和mos管nm4工作在放大区域，所述电感l1和电感l2是差分放大对管的交流负载，对高频信号进行放大，所述偏置电流控制模块完成数字控制信号转换为偏置电压vbias1，vbias2，vdc，实现编程可控。
20.射频信号从rf 、 rf-经过所述电容c1、电容c2隔直耦合至所述n型mos管nm1、n型mos管nm2的栅极，所述n型mos管nm1、n型mos管nm2构成差分共源放大器，所述n型mos管nm1、n型mos管nm2对输入进行第一次放大，放大后的信号分别送至所述n型mos管nm3、n型mos管nm4的源极。所述n型mos管nm3、n型mos管nm4的栅极接固定电压，构成共栅放大器，所述电感l1、电感l2为负载，构成射频信号的第二次放大。如此完成了输入信号的放大。
21.所述偏置电流控制模块，可以控制所述mos管nm0、mos管nm1、mos管nm2、mos管nm3、mos管nm4的工作电流，可以改变整体的放大倍数。当放大后的信号幅度过大，可以通过减少电流，使得放大倍数降低。反之若放大后的信号幅度不够大，增加电流，使得放大倍数增加。
22.具体地，如图3所示，iref是参考电流输入，p型mos管mp0至mp7与控制开关d《7:0》构成8位dac，其中p型mos管mp0~mp7的宽长比的比例为1/4:1/2:1:2:4:8:16:32，组合成8位2进制加权，这样通过改变d《7:0》的控制电平值，控制开关的开与关，实现n型mos管mn0的偏置电流的大小变化，调整vbias的电压，完成数字模拟的转换，实现偏置电流的编程可控。
23.其中，图3中，p型mos管mp10的电流经过n型mos管mn1，产生偏置电压vdc，p型mos管mp11的电流经n型mos管过mn2、mn3产生偏置电压vbias2。
24.本发明低噪声放大器增益控制响应过程如图2所示。
25.先判断输入信号是否过大或过小，若过大，则减小数值d，其中，d值是偏置电压控制8位加权数字控制信号，范围是0x00~0x7f，减小vbias，减小mos管nm0电流，差分对mos管nm1的跨导减小，低噪声放大器的增益减小，若过小，则增加数值d，增加vbias，增加mos管nm0电流，差分对mos管nm1的跨导增加，低噪声放大器的增益增加。
26.本发明低噪声放大器的有益效果是：本发明解决了低噪声放大器的增益可调、阻抗匹配可调、噪声性能一致的问题，保证lna的宽动态范围、低噪声、最佳匹配效果，有效提升了lna的信号放大效果以及芯片的一致性，这样就可以保证性能一致的情况下的大批量生产的要求。
27.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。