一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及射頻集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 高性能接收機(jī)通常采用差分電路實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)在于可以抑制電源擾動(dòng)和襯底干 擾，并可以抑制二次非線性項(xiàng)。但由于天線接收到的信號(hào)往往是單端的，因此需要一個(gè)單轉(zhuǎn) 差巴倫來實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的差分輸出。
[0003] 在現(xiàn)有的巴倫實(shí)現(xiàn)方案中，片上無源巴倫所占面積巨大，準(zhǔn)確的模型很難獲取，而 且其引入的插損會(huì)惡化接收機(jī)的噪聲性能和靈敏度，因此很少被采用；片外巴倫雖然具有 良好的性能，但價(jià)格昂貴，增加了成本；而片上有源巴倫低噪聲放大器不僅可以提供信號(hào)的 轉(zhuǎn)換，還可以提供增益且能節(jié)約引腳數(shù)目，因而受到越來越多的青睞。
[0004] 另外，隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展和多功能無線通信設(shè)備的巨大市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，工業(yè) 界越來越傾向于通過單一接收機(jī)鏈路實(shí)現(xiàn)多種不同的無線功能（比如藍(lán)牙、Wi-Fi、GPS等） 以減小總的芯片面積、功耗和成本。而寬帶低噪聲放大器是實(shí)現(xiàn)該多帶接收機(jī)的重要模塊； 寬帶意味著許多路無線信號(hào)都可以不經(jīng)濾波地同時(shí)進(jìn)入接收機(jī)，它們相互成為干擾源，會(huì) 惡化接收到的信號(hào)質(zhì)量，因此寬帶低噪聲放大器需要有較高的線性度以抑制交調(diào)項(xiàng)。
[0005] 基于以上兩點(diǎn)闡述，高線性寬帶巴倫低噪聲放大器是對(duì)于寬帶差分接收機(jī)的實(shí)現(xiàn) 具有重要價(jià)值。傳統(tǒng)的共柵共源巴倫低噪聲放大器（如圖1所示）雖然能實(shí)現(xiàn)寬帶匹配、 差分輸出、低噪聲系數(shù)，但其有三個(gè)不足之處：
[0006] 1.其線性性能通過調(diào)節(jié)共源放大管的偏壓實(shí)現(xiàn)，高線性性能只能在極窄的偏壓范 圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)，容易受到工藝、溫度、電源電壓變化的影響，實(shí)現(xiàn)難度大；
[0007] 2.其通過偏壓調(diào)節(jié)往往很難同時(shí)獲得良好的IIP2 (二階交調(diào)性能）和IIP3 (三階 交調(diào)性能），而IIP2和IIP3對(duì)于寬帶接收機(jī)都很重要；
[0008] 3.共源放大管的襯底寄生電阻在亞微米工藝中會(huì)對(duì)整個(gè)放大器貢獻(xiàn)較大的熱噪 聲，還有待進(jìn)一步的優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器，可以同時(shí)獲得在較寬 的偏壓范圍內(nèi)的高IIP2和IIP3 ;此外，本發(fā)明對(duì)共源級(jí)中放大管的襯底噪聲進(jìn)行了優(yōu)化， 提高了整個(gè)放大器的噪聲性能。
[0010] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0011] 一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器，包括：相互連接的共柵級(jí)與共源級(jí)；
[0012] 共柵級(jí)對(duì)輸入的射頻信號(hào)正向放大，共源級(jí)對(duì)輸入的射頻信號(hào)反向放大實(shí)現(xiàn)單端 信號(hào)到差分信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并且該共源級(jí)還采用后失真技術(shù)及噪聲抑制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào) 的高線性度與低噪聲。
[0013] 進(jìn)一步的，所述共柵級(jí)包括：共柵管Ma、NMOS管Mms1與電阻R
[0014] 其中，所述共柵管Ma的柵端接偏置電壓Vbi，其源端通過綁線連到片外，并通過片 外電感U接地，電感L:給共柵級(jí)提供直流通路，并阻塞射頻信號(hào)；
[0015] NM0S管Measl的源端連接到共柵管M的漏端，其柵端接偏置電壓Vb2，其漏端和電 阻Rra相連，并在此輸出正向射頻放大信號(hào)Vy，電阻Ra的另一端接到電源VDD上。
[0016] 進(jìn)一步的，所述共源級(jí)包括：共源級(jí)包括共源管Mcs、NM0S管Mms2,PM0S管Mp，電阻 Ri、R2、Radd、Rcs，以及電谷C2;
[0017] 其中，共源管Mcs的源端接地，其襯底和源端串接電阻Radd，其柵端通過隔直電容Ci 與共柵級(jí)相連，并接收輸入的射頻信號(hào)Vin，其柵端還接電阻&的另一端接偏置電壓Vb1; 該共源管Mes的漏端還與NM0S管M_2的源端相連；
[0018] NM0S管Meas2的柵端接偏置電壓Vb2，其漏端與PM0S管Mp的漏端相連，其漏端還接 共源級(jí)負(fù)載電阻Res，并在此輸出反向射頻放大信號(hào)Vx，電阻&的另一端接電源VDD;
[0019] PM0S管Mp的源端接電源VDD，其柵端通過隔直電容C2和其漏端相連，其柵端還接 電阻R2，電阻R2的另一端接偏置電壓Vbp。
[0020] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，通過在共源級(jí)采用后失真技術(shù)以提高其 線性度，通過在共源級(jí)負(fù)載端并聯(lián)一個(gè)PM0S輔助管1并由共源級(jí)輸出端提供其控制信號(hào)， 該輔助管的小信號(hào)電流疊加到負(fù)載電阻上后能有效地同時(shí)減小共源放大管小信號(hào)電流的 二次和三次非線性項(xiàng)，從而提高輸出電壓信號(hào)的IIP2和IIP3 ;此外，還通過在共源管Mcs的 襯底和源端串接一個(gè)大電阻從而有效地抑制了共源管襯底寄生電阻的熱噪聲貢獻(xiàn)，提高了 整個(gè)放大器的噪聲性能。
【附圖說明】
[0021] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0022] 圖1為【背景技術(shù)】提供的傳統(tǒng)共柵共源巴倫低噪聲放大器的示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器的示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的共源管Mes單電阻襯底模型示意圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的噪聲功率譜Svbs隨（rb+Radd)變化的曲線示意圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的有無電阻Radd的放大器噪聲系數(shù)對(duì)比圖；
[0027] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的未加PM0S管Mp時(shí)流過電阻Rcs的電流的非線性系數(shù) 示意圖；
[0028] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的未采用本發(fā)明提出的后失真技術(shù)時(shí)共源級(jí)的IIP2和 IIP3的不意圖；
[0029] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的流過PM0S管凡的電流的非線性系數(shù)示意圖；
[0030] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的采用本發(fā)明提出的后失真技術(shù)后流過電阻Res的電流 的非線性系數(shù)示意圖；
[0031] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的采用本發(fā)明提出的后失真技術(shù)后共源級(jí)的IIP2和 IIP3不意圖；
[0032]圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器的示意圖；
[0033] 圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一種高線性度寬帶巴倫低噪聲放大器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本 發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施