本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信電路的低噪聲放大器領(lǐng)域，尤其涉及一種單端輸入雙端輸出的增益可調(diào)的低噪聲放大器。

背景技術(shù)：

近些年來(lái)，無(wú)線通訊技術(shù)在不斷的發(fā)展，以滿足各行各業(yè)的不同需求。低噪聲放大器(LNA，Low Noise Amplifier)常用于射頻接收系統(tǒng)的前端，對(duì)接收系統(tǒng)的整體性能起著至關(guān)重要的作用，其需要有一定的增益來(lái)放大天線接收到的微弱信號(hào)并抑制系統(tǒng)后級(jí)電路的噪聲干擾，同時(shí)自身的噪聲系數(shù)要低、線性度要高，并且需要將從天線接收到的單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分輸出信號(hào)。低噪聲放大器的設(shè)計(jì)難點(diǎn)就在于如何將以上這些指標(biāo)進(jìn)行折中。

目前市場(chǎng)上的LNA主要分為兩種，一種是在片外采用單端轉(zhuǎn)差分變壓器，將從天線接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)后送入到LNA中進(jìn)行信號(hào)處理，此時(shí)LNA設(shè)計(jì)成差分輸入差分輸出結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有很好的對(duì)稱性，但是寬帶片外變壓器增加了成本；另外一種是在片內(nèi)做單端輸入、差分輸出網(wǎng)絡(luò)，這種LNA不需要片外變壓器，而且可以采用噪聲消除、非線性抵消等技術(shù)來(lái)提高噪聲系數(shù)和線性度，但是這種結(jié)構(gòu)往往存在差分輸出端阻抗不平衡，而導(dǎo)致LNA輸出不平衡的差分信號(hào)的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的，單端輸入雙端輸出LNA的信號(hào)放大增益不足且不可調(diào)、以及輸出的差分信號(hào)不平衡的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種單端輸入雙端輸出的增益可調(diào)的低噪聲放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入的單端信號(hào)進(jìn)行增 益可調(diào)的差分放大處理，以及輸出平衡的差分信號(hào)的技術(shù)效果。

本實(shí)用新型提供了一種單端輸入雙端輸出的增益可調(diào)的低噪聲放大器，包括：?jiǎn)无D(zhuǎn)差放大電路和第一級(jí)緩沖電路；

所述單轉(zhuǎn)差放大電路包括依次連通的單端輸入端、差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路和第一差分輸出端，所述第一級(jí)緩沖電路包括第一差分輸入端和第二差分輸出端；

所述單轉(zhuǎn)差放大電路用于通過(guò)所述單端輸入端接收單端輸入信號(hào)，并通過(guò)所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路對(duì)所述單端輸入信號(hào)進(jìn)行濾波放大處理和相位幅度調(diào)整，以獲得第一差分信號(hào)，并通過(guò)所述第一差分輸出端輸出所述第一差分信號(hào)；

其中，所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路包括：與所述單端輸入端連接的柵極放大管，與所述柵極放大管連接的源極放大管，一一對(duì)應(yīng)與所述柵極放大管和所述源極放大管連接的第一電阻和第二電阻；所述源極放大管包括多個(gè)NMOS單元，通過(guò)選擇連通所述源極放大管中不同個(gè)數(shù)的NMOS單元，以調(diào)節(jié)所述源極放大管相對(duì)于所述柵極放大管的尺寸倍數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路對(duì)所述單端輸入信號(hào)的差分放大倍數(shù)，獲得不同放大倍數(shù)的第一差分信號(hào)；

所述第一級(jí)緩沖電路用于通過(guò)所述第一差分輸入端接收所述第一差分信號(hào)，并對(duì)所述第一差分信號(hào)進(jìn)行濾波和放大處理，以獲得第二差分信號(hào)，并通過(guò)所述第二差分輸出端輸出所述第二差分信號(hào)。

可選的，所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路還包括：

一一對(duì)應(yīng)與所述柵極放大管和所述源極放大管連接的第一NMOS管和第二NMOS管；其中，所述柵極放大管通過(guò)所述第一NMOS管與所述第一電阻連接，所述源極放大管通過(guò)所述第二NMOS管與所述第二電阻連接；

所述第二NMOS管包括多個(gè)NMOS單元，當(dāng)所述源極放大管相對(duì)于所述柵極放大管的尺寸倍數(shù)被調(diào)節(jié)時(shí)，通過(guò)選擇連通所述第二NMOS管中不同個(gè) 數(shù)的NMOS單元，以對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)所述第二NMOS管相對(duì)于所述第一NMOS管的尺寸倍數(shù)。

可選的，所述第一電阻為可調(diào)電阻；當(dāng)所述源極放大管相對(duì)于所述柵極放大管的尺寸倍數(shù)被調(diào)節(jié)時(shí)，對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)所述第一電阻相對(duì)于所述第二電阻的電阻倍數(shù)。

可選的，所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路還包括：第一電源輸入端、第一偏置電壓輸入端、第二偏置電壓輸入端、第三偏置電壓輸入端、第三電阻、第一電容、第二電容和第一電感；

所述第一電源輸入端分別連接至所述第一電阻和所述第二電阻的一端，所述第一電阻的另一端連接所述第一NMOS管的漏極，所述第二電阻的另一端連接所述第二NMOS管的漏極；所述第一NMOS管的柵極與所述第一偏置電壓輸入端連接，用于通過(guò)所述第一偏置電壓輸入端輸入第一偏置電壓；所述第二NMOS管的柵極與所述第二偏置電壓輸入端連接，用于通過(guò)所述第二偏置電壓輸入端輸入第二偏置電壓；所述第一NMOS管的源極連接所述柵極放大管的漏極；所述第二NMOS管的源極連接所述源極放大管的漏極；所述柵極放大管的柵極連接所述第三偏置電壓輸入端；所述源極放大管的柵極通過(guò)第三電阻連接所述第三偏置電壓輸入端或0V電壓；所述柵極放大管的源極分別連接所述第一電容的一端、所述第二電容的一端和所述第一電感的一端，所述第一電容的另一端用于輸入所述單端輸入信號(hào)，所述第二電容的另一端連接所述源極放大管的柵極，所述第一電感的另一端接地；所述源極放大管的源極接地。

可選的，所述低噪聲放大器還包括：第二級(jí)緩沖電路；

所述第二級(jí)緩沖電路包括第二差分輸入端和第三差分輸出端；所述第二差分輸入端與所述第二差分輸出端連接；

所述第二級(jí)緩沖電路用于對(duì)所述第一級(jí)緩沖電路輸出的第二差分信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的濾波放大處理和相位幅度調(diào)整，以獲得第三差分信號(hào)，并通過(guò)所述第三差分輸出端輸出所述第三差分信號(hào)；

所述第二差分輸出端和所述第三差分輸出端作為所述低噪聲放大器的兩個(gè)輸出端口，用于可選擇地輸出所述低噪聲放大器的差分輸出信號(hào)。

可選的，所述低噪聲放大器還包括：開(kāi)關(guān)選擇電路；

所述開(kāi)關(guān)選擇電路與所述第二差分輸出端和所述第三差分輸出端連接，用于在開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變時(shí)選擇所述第二差分信號(hào)或所述第三差分信號(hào)作為所述低噪聲放大器的差分輸出信號(hào)。

可選的，所述第一級(jí)緩沖電路包括：高通濾波器和全差分放大器；所述高通濾波器的差分輸入端連接所述第一差分輸入端，所述高通濾波器的差分輸出端連接所述全差分放大器的差分輸入端；所述全差分放大器的差分輸出端連接所述第二差分輸出端。

可選的，所述高通濾波器包括：第三電容、第四電容、第四電阻、第五電阻和第四偏置電壓輸入端；所述第三電容和所述第四電容的一端用于輸入所述第一差分信號(hào)，所述第三電容的另一端連接所述第四電阻的一端、還與所述全差分放大器連接，所述第四電容的另一端連接所述第五電阻的一端、還與所述全差分放大器連接，所述第四電阻和第五電阻另一端相連并與所述第四偏置電壓輸入端連接。

可選的，所述全差分放大器包括：第二電源輸入端、第六電阻、第七電阻、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管和第五偏置電壓輸入端；

所述第二電源輸入端分別連接至所述第六電阻和所述第七電阻的一端，所述第六電阻和所述第七電阻的另一端分別連接所述第三NMOS管和所述第四NMOS管的漏極；所述第三NMOS管的柵極連接所述第三電容；所述第四NMOS管的柵極連接所述第四電容；所述第三NMOS管的源極連接所述第五NMOS管的漏極；所述第四NMOS管的源極連接所述第五NMOS管的漏極；所述第五偏置電壓輸入端連接所述第五NMOS管的柵極；所述第五NMOS管的源極接地。

可選的，所述第二級(jí)緩沖電路的結(jié)構(gòu)與所述第一級(jí)緩沖電路的結(jié)構(gòu)相同。

本實(shí)用新型中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

由于在本實(shí)用新型中，單端輸入雙端輸出的增益可調(diào)的低噪聲放大器，包括：?jiǎn)无D(zhuǎn)差放大電路和第一級(jí)緩沖電路；所述單轉(zhuǎn)差放大電路包括依次連通的單端輸入端、差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路和第一差分輸出端，所述第一級(jí)緩沖電路包括第一差分輸入端和第二差分輸出端；所述單轉(zhuǎn)差放大電路用于通過(guò)所述單端輸入端接收單端輸入信號(hào)，并通過(guò)所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路對(duì)所述單端輸入信號(hào)進(jìn)行差分放大，以獲得第一差分信號(hào)，并通過(guò)所述第一差分輸出端輸出所述第一差分信號(hào)；其中，所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路包括：與所述單端輸入端連接的柵極放大管，與所述柵極放大管連接的源極放大管；所述源極放大管包括多個(gè)NMOS單元，通過(guò)選擇連通所述源極放大管中不同個(gè)數(shù)的NMOS單元，以調(diào)節(jié)所述源極放大管相對(duì)于所述柵極放大管的尺寸倍數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路對(duì)所述單端輸入信號(hào)的差分放大倍數(shù)，獲得不同放大倍數(shù)的第一差分信號(hào)；進(jìn)一步，所述第一級(jí)緩沖電路用于通過(guò)所述第一差分輸入端接收所述第一差分信號(hào)，并對(duì)所述第一差分信號(hào)進(jìn)行濾波放大處理和相位幅度調(diào)整，以獲得第二差分信號(hào)，并通過(guò)所述第二差分輸出端輸出所述第二差分信號(hào)。有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中單端輸入雙端輸出LNA的信號(hào)放大增益不足且不可調(diào)、以及輸出的差分信號(hào)不平衡的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入的單端信號(hào)進(jìn)行增益可調(diào)的差分放大處理，并且經(jīng)過(guò)緩沖電路處理后輸出平衡的差分信號(hào)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的第一種單端輸入雙端輸出的增益可調(diào)的低噪聲放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低噪聲放大器的一種單轉(zhuǎn)差放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2所示的單轉(zhuǎn)差放大電路的一種具體實(shí)施方式的電路原理圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種由四個(gè)NMOS單元構(gòu)成的源極放大管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5A為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的第二種單端輸入雙端輸出的增益可調(diào)的低噪聲放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5B為圖5A所示的低噪聲放大器的開(kāi)關(guān)選擇電路的一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種低噪聲放大器的第一級(jí)緩沖電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種低噪聲放大器的第二級(jí)緩沖電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)提供一種單端輸入雙端輸出的增益可調(diào)的低噪聲放大器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的，單端輸入雙端輸出LNA的信號(hào)放大增益不足且不可調(diào)、以及輸出的差分信號(hào)不平衡的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入的單端信號(hào)進(jìn)行增益可調(diào)的差分放大處理，以及輸出平衡的差分信號(hào)的技術(shù)效果。

本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，總體思路如下：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種單端輸入雙端輸出的增益可調(diào)的低噪聲放大器，包括：?jiǎn)无D(zhuǎn)差放大電路和第一級(jí)緩沖電路；所述單轉(zhuǎn)差放大電路包括依次連通的單端輸入端、差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路和第一差分輸出端，所述第一級(jí)緩沖電路包括第一差分輸入端和第二差分輸出端；所述單轉(zhuǎn)差放大電路用于 通過(guò)所述單端輸入端接收單端輸入信號(hào)，并通過(guò)所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路對(duì)所述單端輸入信號(hào)進(jìn)行差分放大，以獲得第一差分信號(hào)，并通過(guò)所述第一差分輸出端輸出所述第一差分信號(hào)；其中，所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路包括：與所述單端輸入端連接的柵極放大管，與所述柵極放大管連接的源極放大管，一一對(duì)應(yīng)與所述柵極放大管和所述源極放大管連接的第一電阻和第二電阻；所述源極放大管包括多個(gè)NMOS單元，通過(guò)選擇連通所述源極放大管中不同個(gè)數(shù)的NMOS單元，以調(diào)節(jié)所述源極放大管相對(duì)于所述柵極放大管的尺寸倍數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路對(duì)所述單端輸入信號(hào)的差分放大倍數(shù)，獲得不同放大倍數(shù)的第一差分信號(hào)；所述第一級(jí)緩沖電路用于通過(guò)所述第一差分輸入端接收所述第一差分信號(hào)，并對(duì)所述第一差分信號(hào)進(jìn)行濾波放大處理和相位幅度調(diào)整，以獲得第二差分信號(hào)，并通過(guò)所述第二差分輸出端輸出所述第二差分信號(hào)。

可見(jiàn)，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，低噪聲放大器的單轉(zhuǎn)差放大電路包括差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路。該差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路進(jìn)一步包括：與單端輸入端連接的柵極放大管，作50歐姆的輸入阻抗匹配；與所述柵極放大管連接的源極放大管，對(duì)接收到的單端輸入信號(hào)進(jìn)行反向放大；一一對(duì)應(yīng)與所述柵極放大管和所述源極放大管連接的第一電阻和第二電阻，分別作所述柵極放大管和所述源極放大管的負(fù)載電阻；所述源極放大管包括多個(gè)NMOS單元，通過(guò)選擇連通所述源極放大管中不同個(gè)數(shù)的NMOS單元，以調(diào)節(jié)所述源極放大管相對(duì)于所述柵極放大管的尺寸倍數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路對(duì)所述單端輸入信號(hào)的差分放大倍數(shù)，獲得不同放大倍數(shù)的第一差分信號(hào)；其中，當(dāng)源極放大管的尺寸為柵極放大管的N倍(N為任意自然數(shù))，偏置電壓相等，且第一電阻為第二電阻的N倍，這樣可以保證在差分輸出端的正向信號(hào)和反向信號(hào)的放大倍數(shù)相等，且將柵極放大管產(chǎn)生的噪聲抵消，同時(shí)能夠根據(jù)需要提供足夠的增益，來(lái)抑制后級(jí)電路產(chǎn)生的噪聲。進(jìn)一步，通過(guò)低噪聲放大器的第一級(jí)緩沖電路對(duì)所述第一差分信號(hào)進(jìn)行濾波放大處理和相位幅度調(diào)整，以獲得 第二差分信號(hào)，以在需要時(shí)作為該低噪聲放大器的最終差分輸出信號(hào)。有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中單端輸入雙端輸出LNA的信號(hào)放大增益不足且不可調(diào)、以及輸出的差分信號(hào)不平衡的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入的單端信號(hào)進(jìn)行增益可調(diào)的差分放大處理，并且經(jīng)過(guò)緩沖電路處理后輸出平衡的差分信號(hào)。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖以及具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體特征是對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的詳細(xì)的說(shuō)明，而不是對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型實(shí)施例以及實(shí)施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

請(qǐng)參考圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種單端輸入雙端輸出的增益可調(diào)的低噪聲放大器，包括：?jiǎn)无D(zhuǎn)差放大電路100和第一級(jí)緩沖電路200；

單轉(zhuǎn)差放大電路100包括依次連通的單端輸入端In1、差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路101和第一差分輸出端(OUT1+、OUT1-)，第一級(jí)緩沖電路200包括第一差分輸入端(In2+、In2-)和第二差分輸出端(OUT2+、OUT2-)；

單轉(zhuǎn)差放大電路100用于通過(guò)單端輸入端In1接收單端輸入信號(hào)S_In，并通過(guò)所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路101對(duì)所述單端輸入信號(hào)S_In進(jìn)行差分放大，以獲得第一差分信號(hào)，并通過(guò)第一差分輸出端(OUT1+、OUT1-)輸出所述第一差分信號(hào)；

其中，差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路101包括：與單端輸入端In1連接的柵極放大管Mg，作50歐姆的輸入阻抗匹配；與柵極放大管Mg連接的源極放大管Ms，對(duì)接收到的單端輸入信號(hào)S_In進(jìn)行反向放大；一一對(duì)應(yīng)與柵極放大管Mg和源極放大管Ms連接的第一電阻R1和第二電阻R2，分別作所述柵極放大管和所述源極放大管的負(fù)載電阻；源極放大管Ms包括多個(gè)N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS，N-Mental-Oxide-Semiconductor)單元，簡(jiǎn)稱“NMOS單元”，通過(guò)選擇連通源極放大管Ms中不同個(gè)數(shù)的NMOS單元，以調(diào)節(jié)源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路101對(duì)單 端輸入信號(hào)S_In的差分放大倍數(shù)，獲得不同放大倍數(shù)的第一差分信號(hào)；

第一級(jí)緩沖電路200用于通過(guò)第一差分輸入端(In2+、In2-)接收所述第一差分信號(hào)，并對(duì)所述第一差分信號(hào)進(jìn)行濾波放大處理和相位幅度調(diào)整，以獲得第二差分信號(hào)，并通過(guò)第二差分輸出端(OUT2+、OUT2-)輸出所述第二差分信號(hào)。

請(qǐng)參考圖1和圖2，在具體實(shí)施過(guò)程中，差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路101還包括：一一對(duì)應(yīng)與柵極放大管Mg和源極放大管Ms連接的第一NMOS管M1和第二NMOS管M2；其中，柵極放大管Mg通過(guò)第一NMOS管M1與第一電阻R1連接，源極放大管Ms通過(guò)第二NMOS管M2與第二電阻R2連接。

進(jìn)一步，仍請(qǐng)參考圖2，差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路101還包括：第一電源輸入端VDD1、第一偏置電壓輸入端VB1、第二偏置電壓輸入端VB2、第三偏置電壓輸入端VB3、第三電阻R3、第一電容C1、第二電容C2和第一電感Lext。

第一電源輸入端VDD1分別連接至第一電阻R1和第二電阻R2的一端，第一電阻R1的另一端連接第一NMOS管M1的漏極，第二電阻R2的另一端連接第二NMOS管M2的漏極；第一NMOS管M1的柵極與第一偏置電壓輸入端VB1連接，用于通過(guò)第一偏置電壓輸入端VB1輸入第一偏置電壓；第二NMOS管M2的柵極與第二偏置電壓輸入端VB2連接，用于通過(guò)第二偏置電壓輸入端VB2輸入第二偏置電壓；第一NMOS管M1的源極連接?xùn)艠O放大管Mg的漏極；第二NMOS管M2的源極連接源極放大管Ms的漏極；柵極放大管Mg的柵極連接第三偏置電壓輸入端VB3；源極放大管Ms的柵極在控制位的控制下通過(guò)第三電阻R3連接第三偏置電壓輸入端VB3或0V電壓；柵極放大管Mg的源極分別連接第一電容C1的一端、第二電容C2的一端和第一電感Lext的一端，第一電容C1的另一端用于輸入單端輸入信號(hào)S_In，第二電容C2的另一端連接源極放大管Ms的柵極，第一電感Lext的另一端接地；源極放大管Ms的源極接地。

進(jìn)一步，在具體實(shí)施過(guò)程中，在上述已有的差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路101 的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，可增加反饋電路來(lái)提高柵極放大管Mg的等效跨導(dǎo)，從而在不影響已有電路的性能的前提下，減小柵極放大管Mg的功耗。具體而言，50歐姆的輸入阻抗，需要柵極放大管Mg具備20mA的跨導(dǎo)(gm)；那么，若反饋電路的增益為A，則只需20mA/(1+A)的跨導(dǎo)(gm)，例如當(dāng)增益A為4時(shí)，則只需4mA的跨導(dǎo)(gm)，減小柵極放大管Mg的功耗。

需要指出的是，在圖2中，虛線框框定的源極放大管Ms、第三電阻R3和第二電容C2三者整體為一可變單元102。具體的，請(qǐng)參考圖3，源極放大管Ms包括k個(gè)NMOS單元(Ms1～Msk)，其中，k為正整數(shù)；當(dāng)柵極放大管Mg的尺寸為1個(gè)單位面積的NMOS單元時(shí)，源極放大管Ms中第i個(gè)NMOS單元M4i的尺寸為2^i-1個(gè)單位面積，其中，i為大于等于1且小于等于k的整數(shù)。具體的，圖3中第1個(gè)NMOS單元Ms1的尺寸為1個(gè)單位面積、第2個(gè)NMOS單元Ms2的尺寸為2個(gè)單位面積、...、第k個(gè)NMOS單元Msk的尺寸為2^k-1個(gè)單位面積。

在圖2中，標(biāo)定第一電容C1、柵極放大管Mg和第一電感Lext三個(gè)器件的共同連接點(diǎn)為A，可變單元102與第二NMOS管M2的源極的連接點(diǎn)為B；結(jié)合圖3，在電路結(jié)構(gòu)上，源極放大管Ms中k個(gè)NMOS單元(Ms1～Msk)的漏極均與B點(diǎn)相連、源極均接地；當(dāng)i在區(qū)間[1,k]上取值時(shí)，第i個(gè)NMOS單元Msi的柵極通過(guò)電容C2i與A點(diǎn)相連，標(biāo)定第i個(gè)NMOS單元Msi的柵極與電容C2i的連接線上的一連接點(diǎn)為A1i，第i個(gè)NMOS單元Msi的柵極還通過(guò)點(diǎn)A1i與電阻R3i相連，并進(jìn)一步接至第三偏置電壓輸入端VB3或0V電壓。根據(jù)不同的增益需求，基于控制位選擇性的控制第i個(gè)NMOS單元Msi的柵極與第三偏置電壓輸入端VB3或0V電壓相連，其中，當(dāng)?shù)趇個(gè)NMOS單元Msi的柵極與第三偏置電壓輸入端VB3相連時(shí)，該NMOS單元導(dǎo)通，此時(shí)，源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)為源極放大管Ms中所有處于導(dǎo)通狀態(tài)的NMOS單元的單位面積總和。

在具體實(shí)施過(guò)程中，請(qǐng)參考圖4，以源極放大管Ms中包括4個(gè)NMOS單 元為例，源極放大管Ms中NMOS單元(Ms1～Ms4)的尺寸分別為1、2、4、8個(gè)單位面積。當(dāng)NMOS單元Ms3的柵極與第三偏置電壓輸入端VB3連接并接入偏置電壓、其它NMOS單元的柵極均接入0V電壓時(shí)，源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)為2^3-1＝4；當(dāng)NMOS單元Ms1、Ms3的柵極與第三偏置電壓輸入端VB3連接并接入偏置電壓、其它NMOS單元的柵極均接入0V電壓時(shí)，源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)為2^1-1+2^3-1＝5；其它情況依此類推，這里不再一一贅述。

進(jìn)一步，在具體實(shí)施過(guò)程中，第二NMOS管M2包括多個(gè)NMOS單元，第二NMOS管M2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與源極放大管Ms類似，這里不再一一贅述。當(dāng)源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)被調(diào)節(jié)時(shí)，通過(guò)選擇連通第二NMOS管M2中不同個(gè)數(shù)的NMOS單元，以對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)所述第二NMOS管M2相對(duì)于所述第一NMOS管M1的尺寸倍數(shù)。具體的，第二NMOS管M2相對(duì)于第一NMOS管M1的尺寸倍數(shù)與源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)相同；即當(dāng)源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)為N(N為自然數(shù))，第二NMOS管M2相對(duì)于第一NMOS管M1的尺寸倍數(shù)也為N。

進(jìn)一步，第一電阻R1為可調(diào)電阻；當(dāng)源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)被調(diào)節(jié)時(shí)，對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)第一電阻R1相對(duì)于第二電阻R2的電阻倍數(shù)。具體的，第一電阻R1相對(duì)于第二電阻R2的電阻倍數(shù)是源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)的倒數(shù)；即當(dāng)源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)為N(N為自然數(shù))，第一電阻R1相對(duì)于第二電阻R2的電阻倍數(shù)為1/N。

在單轉(zhuǎn)差放大級(jí)電路100中，由于其正向輸出信號(hào)(即從端口OUT1+輸出的信號(hào))的放大增益為柵極放大管Mg的跨導(dǎo)與第一電阻R1的乘積、反向信號(hào)(即從端口OUT1-輸出的信號(hào))的放大增益為源極放大管Ms的跨導(dǎo)與第二電阻R2的乘積。通過(guò)上述第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、柵極放 大管Mg、源極放大管Ms的尺寸比例設(shè)計(jì)，以及第一電阻R1和第二電阻R2的阻值設(shè)計(jì)，可以保證在單轉(zhuǎn)差放大級(jí)電路100的差分輸出端信號(hào)放大倍數(shù)相等。進(jìn)一步，當(dāng)調(diào)大源極放大管Ms相對(duì)于柵極放大管Mg的尺寸倍數(shù)、調(diào)大第二NMOS管M2相對(duì)于第一NMOS管M1的尺寸倍數(shù)、以及調(diào)大第二電阻R2相對(duì)于第一電阻R1的電阻倍數(shù)時(shí)，可為單轉(zhuǎn)差放大級(jí)電路100的后級(jí)電路提供足夠大增益的差分輸入信號(hào)。由于后級(jí)電路等效到整個(gè)系統(tǒng)(即單轉(zhuǎn)差放大級(jí)電路100和其后級(jí)電路構(gòu)成的系統(tǒng))的噪聲因子，與單轉(zhuǎn)差放大級(jí)電路100的增益成反比，因此，當(dāng)單轉(zhuǎn)差放大級(jí)電路100為后級(jí)電路提供足夠大增益的差分輸入信號(hào)時(shí)，其后級(jí)電路等效到整個(gè)系統(tǒng)的噪聲因子減少，即抑制了后級(jí)電路產(chǎn)生的噪聲。

為了進(jìn)一步提高低噪聲放大器的差分輸出信號(hào)的平衡性，請(qǐng)參考圖5A，所述低噪聲放大器還包括：第二級(jí)緩沖電路300；

第二級(jí)緩沖電路300包括第二差分輸入端(In3+、In3-)和第三差分輸出端(OUT3+、OUT3-)；第二差分輸入端(In3+、In3-)與第二差分輸出端(OUT2+、OUT2-)連接；

第二級(jí)緩沖電路300用于對(duì)第一級(jí)緩沖電路200輸出的第二差分信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的濾波放大處理和相位幅度調(diào)整，以獲得第三差分信號(hào)，并通過(guò)第三差分輸出端(OUT3+、OUT3-)輸出所述第三差分信號(hào)；

第二差分輸出端(OUT2+、OUT2-)和第三差分輸出端(OUT3+、OUT3-)作為所述低噪聲放大器的兩個(gè)輸出端口，用于可選擇地輸出所述第二差分信號(hào)和所述第三差分信號(hào)作為所述低噪聲放大器的差分輸出信號(hào)(S_out+，S_out-)。

在具體實(shí)施過(guò)程中，仍請(qǐng)參考圖5A，第一級(jí)緩沖電路200包括：高通濾波器201和全差分放大器202；高通濾波器201的差分輸入端連接第一差分輸入端(In2+、In2-)，高通濾波器201的差分輸出端連接全差分放大器202的差分輸入端；全差分放大器202的差分輸出端連接第二差分輸出端(OUT2+、OUT2-)。

進(jìn)一步，請(qǐng)參考圖6，高通濾波器201包括：第三電容C3、第四電容C4、第四電阻R4、第五電阻R5和第四偏置電壓輸入端VB4；第三電容C3和第四電容C4的一端用于輸入所述第一差分信號(hào)，第三電容C3的另一端連接第四電阻R4的一端、還與全差分放大器202連接，第四電容C4的另一端連接第五電阻R5的一端、還與全差分放大器202連接，第四電阻R4和第五電阻R5另一端相連并與第四偏置電壓輸入端VB4連接。

仍請(qǐng)參考圖6，全差分放大器202包括：第二電源輸入端VDD2、第六電阻R6、第七電阻R7、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5和第五偏置電壓輸入端VB5；

第二電源輸入端VDD2分別連接至第六電阻R6和第七電阻R7的一端，第六電阻R6和第七電阻R7的另一端分別連接第三NMOS管M3和第四NMOS管M4的漏極；第三NMOS管M3的柵極連接第三電容C3；第四NMOS管M4的柵極連接第四電容C4；第三NMOS管M3的源極連接第五NMOS管M5的漏極；第四NMOS管M4的源極連接第五NMOS管M5的漏極；第五偏置電壓輸入端VB5連接第五NMOS管M5的柵極；第五NMOS管M5的源極接地。

進(jìn)一步，請(qǐng)參考圖5A和圖7，第二級(jí)緩沖電路300的結(jié)構(gòu)與第一級(jí)緩沖電路200的結(jié)構(gòu)相同，具體的，第二級(jí)緩沖電路300包括：高通濾波器301和全差分放大器302；高通濾波器301的差分輸入端連接第二差分輸入端(In3+、In3-)，高通濾波器301的差分輸出端連接全差分放大器302的差分輸入端；全差分放大器302的差分輸出端連接第三差分輸出端(OUT3+、OUT3-)。高通濾波器301包括：第五電容C5、第六電容C6、第八電阻R8、第九電阻R9和第六偏置電壓輸入端VB6；全差分放大器302包括：第三電源輸入端VDD3、第十電阻R10、第十一電阻R11、第六NMOS管M6、第七NMOS管M7、第八NMOS管M8和第七偏置電壓輸入端VB7。

在具體實(shí)施過(guò)程中，圖5A、圖6、圖7所示低噪聲放大器的工作原理如下：

天線接收到的單端輸入信號(hào)S_In進(jìn)入單轉(zhuǎn)差放大電路100，其中單轉(zhuǎn)差放大電路100中的柵極放大管Mg作50歐姆的輸入阻抗匹配管，將信號(hào)進(jìn)行放大，且相位與單端輸入信號(hào)S_In相同。源極放大管Ms對(duì)單端輸入信號(hào)S_In的相位進(jìn)行反向，并輔助消除柵極放大管Mg的噪聲系數(shù)和非線性項(xiàng)。在單轉(zhuǎn)差放大電路100的電路輸出端口采用兩級(jí)緩沖電路，緩沖電路由高通濾波器和全差分放大器兩部分組成。高通濾波器(201、301)由隔直電容(C3、C4、C5、C6)和供電電阻(R4、R5、R8、R9)構(gòu)成，用于提高增益平坦度；全差分放大器(202、302)用于抑制輸出信號(hào)不平衡成分，保證輸出信號(hào)的對(duì)稱性。

進(jìn)一步，仍請(qǐng)參考圖5A，所述低噪聲放大器還包括：開(kāi)關(guān)選擇電路400；

開(kāi)關(guān)選擇電路400與第二差分輸出端(OUT2+、OUT2-)和第三差分輸出端(OUT3+、OUT3-)連接，用于在開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變時(shí)選擇所述第二差分信號(hào)或所述第三差分信號(hào)作為所述低噪聲放大器的差分輸出信號(hào)。

具體的，請(qǐng)參考圖5B，開(kāi)關(guān)選擇電路400包括：第一開(kāi)關(guān)K1、第二開(kāi)關(guān)K2、第三開(kāi)關(guān)K3和第四開(kāi)關(guān)K4。第一開(kāi)關(guān)K1和第二開(kāi)關(guān)K2設(shè)置在第一級(jí)緩沖電路200的差分輸出端(OUT2+、OUT2-)的輸出線路上，用于控制是否將第一級(jí)緩沖電路200的差分輸出信號(hào)作為低噪聲放大器的最終輸出信號(hào)進(jìn)行輸出；第三開(kāi)關(guān)K3和第四開(kāi)關(guān)K4設(shè)置在第二級(jí)緩沖電路300的差分輸出端(OUT3+、OUT3-)的輸出線路上，用于控制是否將第二級(jí)緩沖電路300的差分輸出信號(hào)作為低噪聲放大器的最終輸出信號(hào)進(jìn)行輸出。

當(dāng)?shù)谝?、第二開(kāi)關(guān)K1、K2閉合且第三、第四開(kāi)關(guān)K3、K4斷開(kāi)時(shí)，從第一級(jí)緩沖電路200輸出的差分信號(hào)作為低噪聲放大器的最終輸出信號(hào)進(jìn)行輸出。當(dāng)?shù)谝缓偷诙_(kāi)關(guān)K1、K2斷開(kāi)且第三和第四開(kāi)關(guān)K3、K4閉合的時(shí)候，從第二級(jí)緩沖電路200輸出的差分信號(hào)便通過(guò)第二級(jí)緩沖電路300進(jìn)行進(jìn)一步的放大以及相位和幅度調(diào)整，從第二級(jí)緩沖電路300輸出的差分信號(hào)作為低噪聲放大器的最終輸出信號(hào)進(jìn)行輸出。從差分輸出端(OUT2+、OUT2-)輸出的差分信號(hào)比從差分輸出端(OUT3+、OUT3-)少經(jīng)過(guò)了一級(jí)緩沖電路，因此得 到的電路的增益是不一樣的。故第一、第二、第三、第四開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4通過(guò)控制差分信號(hào)的輸出可進(jìn)一步的控制調(diào)節(jié)電路的增益。

當(dāng)然，還可以通過(guò)其他方式來(lái)選擇低噪聲放大器的輸出信號(hào)是從差分輸出端(OUT2+、OUT2-)輸出、還是從差分輸出端(OUT3+、OUT3-)輸出，例如，通過(guò)用戶手動(dòng)選擇將哪一個(gè)差分信號(hào)輸出端連接至外部電路，或者是現(xiàn)有技術(shù)中存在的其他可能的方式。

需要指出的是，在本實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝?、第二開(kāi)關(guān)K1、K2斷開(kāi)，第三、第四開(kāi)關(guān)K3、K4閉合時(shí)，第二級(jí)緩沖電路300將對(duì)第一級(jí)緩沖電路200的輸出差分信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的放大以及相位和幅度調(diào)整，獲得的差分信號(hào)從差分輸出端(OUT3+、OUT3-)輸出作為低噪聲放大器的最終輸出信號(hào)。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)緩沖電路調(diào)整之后的相位差在1°以內(nèi)，幅度差在1dB以內(nèi)，具有很好的對(duì)稱性。

另外，為了保證電路的線性度不被惡化，請(qǐng)結(jié)合圖6和圖7，可通過(guò)調(diào)節(jié)第一級(jí)緩沖電路200的第五偏置電壓輸入端VB5輸入的偏置電壓的大小，以調(diào)節(jié)第一級(jí)緩沖電路200的流過(guò)第五NMOS管M5的尾電流I1的大小，通過(guò)調(diào)節(jié)第二級(jí)緩沖電路300的第七偏置電壓輸入端VB7輸入的偏置電壓的大小，以調(diào)節(jié)第二級(jí)緩沖電路300的流過(guò)第八NMOS管M8的尾電流I2的大小，并使尾電流I2大于尾電流I1，從而提高電路的線性度。

綜上所述，通過(guò)采用本申請(qǐng)低噪聲放大器至少可以實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)效果：

1)通過(guò)選擇連通單轉(zhuǎn)差放大電路中源極放大管中不同個(gè)數(shù)的NMOS單元，以調(diào)節(jié)所述源極放大管相對(duì)于所述柵極放大管的尺寸倍數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述差分放大倍數(shù)調(diào)節(jié)子電路對(duì)所述單端輸入信號(hào)的差分放大倍數(shù)，獲得不同放大倍數(shù)的第一差分信號(hào)；其中，當(dāng)源極放大管的尺寸為柵極放大管的N倍(N為任意自然數(shù))，偏置電壓相等，且第一電阻為第二電阻的N倍，這樣可以保證在差分輸出端的正向信號(hào)和反向信號(hào)的放大倍數(shù)相等，且將柵極放大管產(chǎn)生的噪聲抵消；同時(shí)能夠根據(jù)需要提供足夠的增益，來(lái)抑制后級(jí)電路產(chǎn)生的噪聲。進(jìn)一 步，通過(guò)低噪聲放大器的第一級(jí)緩沖電路對(duì)所述第一差分信號(hào)進(jìn)行濾波放大處理和相位幅度調(diào)整，以獲得第二差分信號(hào)，以在需要時(shí)作為該低噪聲放大器的最終輸出。有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中單端輸入雙端輸出LNA的信號(hào)放大增益不足且不可調(diào)、以及輸出的差分信號(hào)不平衡的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入的單端信號(hào)進(jìn)行增益可調(diào)的差分放大處理，并且經(jīng)過(guò)緩沖電路處理后輸出平衡性較好的差分信號(hào)。

2)通過(guò)在第一級(jí)緩沖電路后增設(shè)第二級(jí)緩沖電路，對(duì)所述第一級(jí)緩沖電路輸出的差分信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的濾波放大處理和相位幅度調(diào)整，以進(jìn)一步提高差分輸出信號(hào)的平衡度。

3)在低噪聲放大器具備兩級(jí)緩沖電路的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)選擇電路來(lái)選擇輸出第一級(jí)緩沖電路的差分輸出信號(hào)作為低噪聲放大器的最終輸出信號(hào)、或輸出第二級(jí)緩沖電路的差分輸出信號(hào)作為低噪聲放大器的最終輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了能夠根據(jù)實(shí)際需要靈活輸出不同放大增益、不同平衡度的差分信號(hào)。

4)在低噪聲放大器具備兩級(jí)緩沖電路的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整兩級(jí)緩沖電路的偏置電壓來(lái)調(diào)整兩級(jí)緩沖電路的尾電流大小，以使后級(jí)緩沖電路的尾電流大于前級(jí)緩沖電路的尾電流，從而提高整個(gè)電路的線性度。

盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。