CN119382638B 一种低噪声放大器及射频芯片 （深圳飞骧科技股份有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN119382638B(65)同一申请的已公布的文献号(73)专利权人深圳飞骧科技股份有限公司大厦1栋1601(74)专利代理机构深圳君信诚知识产权代理事务所(普通合伙)44636专利代理师刘伟一种低噪声放大器及射频芯片本发明适用于无线通讯技术领域，尤其涉及一种低噪声放大器及射频芯片。所述低噪声放大匹配电路、衰减器以及防失真增益抑制电路。与现有技术相比，本发明通过在放大电路的第一形幅值过大产生失真的防失真增益抑制电路，通过防失真增益抑制电路可以有效减少芯片放大链路因为波形幅度过大造成的线性度恶化问题，2电路以及防失真增益抑制电路；所述输入匹配电路的输入端作为所述低噪声放大器的输入端，用于接收射频信号，所述输入匹配电路的输出端连接至所述放大电路的第一输入端；所述偏置电路用于为所述放大电路提供偏置电压；所述放大电路的输出端连接至所述输出匹配电路的输入端；所述输出匹配电路的输出端作为所述低噪声放大器的输出端；所述防失真增益抑制电路用于对所述放大电路实现的不同档位的增益输出提供反馈调节，以提升所述放大电路在不同档位的增益输出时的线性度；所述放大电路包括第一MOS管、第二MOS管以及第一电感；所述第一MOS管栅极作为所述放大电路的第一输入端，所述第一MOS管的源极经串联所述第一电感后接地，所述第一MOS管的漏极与所述第二MOS管的源极连接，所述第二MOS管的栅极作为所述放大电路的第二输入端，所述第二MOS管的漏极作为所述放大电路的输出端；所述偏置电路的分别为所述第一所述防失真增益抑制电路包括电容单元、多个第一开关以及多个第一电阻；所述电容单元的第一端分别与所述第一MOS管的漏极以及第二MOS管的源极连接，所述电容单元的第二端分别与多个第一电阻的第一端连接，多个所述第一电阻的第二端分别与多个第一开关的控制端一一对应连接，多个所述第一开关的输出端相互连接且接地；所述防失真增益抑制电路包括电容单元、多个第一开关以及多个第一电阻；所述电容单元的第一端与所述第二MOS管的漏极连接，所述电容单元的第二端分别与多个所述第一电阻的第一端连接，多个所述第一电阻的第二端分别与多个所述第一开关的控制端一一对应连接，多个所述第一开关的输出端相互连接且连接至所述第一MOS管的栅极。2.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述防失真增益抑制电路包括电容单元、多个第一开关以及多个第一电阻；所述电容单元的第一端分别与所述第一MOS管的漏极以及第二MOS管的源极连接，所述电容单元的第二端分别与多个所述第一电阻的第一端连接，多个所述第一电阻的第二端分别与多个所述第一开关的控制端一一对应连接，多个所述第一开关的输出端相互连接后连接至所述第一MOS管的栅极。3.如权利要求1-2任一项所述的低噪声放大器，其特征在于，所述电容单元包括多个第一电容和多个第二开关；多个所述第一电容的第一端相互连接且作为所述电容单元的第一端，多个所述第一电容的第二端分别与多个所述第二开关的控制端一一对应连接，多个所述第二开关的输出端相互连接并作为所述电容单元的第二端。4.如权利要求1-2任一项所述的低噪声放大器，其特征在于，所述防失真增益抑制电路还包括第二电容；所述第二电容的第一端连接至所述电容单元的第一端，所述第二电容的第二端分别与多个第一开关的输出端连接。5.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述偏置电路包括为所述第二MOS管提供偏置电压的滤波电路和为所述第一MOS管提供偏置电压的电流镜电路，所述滤波电路包括第二电阻以及第四电容，所述第二电阻的第一端作为所述滤波电路的输入端，用于连接外部电压源，所述第二电阻的第二端作为所述滤波电路的输出端连接至所述第二MOS管的栅极，所述第四电容的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述第四电容的第二端3接地。6.如权利要求5所述的低噪声放大器，其特征在于，所述电流镜电路包括第三MOS管以及第三电阻；所述第三MOS管的源极接地，所述第三MOS管的漏极作为所述电流镜电路的输入端，用于连接外部电流源，所述第三MOS管的栅极分别与所述第三电阻的第一端以及所述第三MOS管的漏极连接，第三电阻的第二端作为所述电流镜电路的输出端连接至所述第一7.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输出匹配电路包括第三电感、第一可调电阻、第五电容以及衰减器；所述第一可调电阻的第一端连接至所述第三电感的第一端，所述第一可调电阻的第二端连接至所述第三电感的第二端，所述第三电感的第一端用于与外部电源电压连接，所述第三电感的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第一端作为输出匹配电路的输入端，所述第五电容的第二端与所述衰减器的输入端连接，所述衰减器的输出端作为所述输出匹配电路的输出端。4一种低噪声放大器及射频芯片技术领域[0001]本发明适用于无线通讯技术领域，尤其涉及一种低噪声放大器及射频芯片。背景技术[0002]低噪声放大器(LNA)作为无线通讯系统的重要组成部分，其主要用于是无线通讯接收机的射频前端。作为接收机射频前端的第一级有源器件，低噪声放大器对接收系统的性能起到至关重要的作用。为了保证接收机的接收灵敏度，通常需要低噪声放大器具备一定的增益来放大天线接收到的微弱信号，同时能够有效抑制后级模块的噪声，并且低噪声放大器自身也需要有很低的噪声。系统接收到从天线传来的高功率的信号，为保证系统不出现失真，并且不对后级有源器件造成损坏，又要求低噪声放大器需要有增益可变并且扩展动态范围的能力，因此除了增益和噪声满足系统需求，高线性度的设计也成了低噪声放大器的必要点。[0003]现有的低噪声放大器主要是利用输出衰减和调整偏置电流来调节低噪声放大器不同档位增益，但是该方法对线性度的提升存在一定劣势。例如采用输出衰减的方式设计方式，虽然增益可调，但无法带来线性度的提升，满足不了通信系统阶梯式的IIP3指标；而通过调整偏置电流，会在低增益下因为电流偏低导致放大管工作在亚阈值区，进而导致低噪声放大器的线性度和匹配性变差。发明内容[0005]本发明提供一种低噪声放大器及射频芯片，旨在提高低噪声放大器在不同增益档位下的线性度。电路以及防失真增益抑制电路；[0007]所述输入匹配电路的输入端作为所述低噪声放大器的输入端，用于接收射频信号，所述输入匹配电路的输出端连接至所述放大电路的第一输入端；[0008]所述偏置电路用于为所述放大电路提供偏置电压；[0009]所述放大电路的输出端连接至所述输出匹配电路的输入端；[0010]所述输出匹配电路的输出端作为所述低噪声放大器的输出端；[0011]所述防失真增益抑制电路用于对所述放大电路实现的不同档位的增益输出提供反馈调节，以提升所述放大电路在不同档位的增益输出时的线性度。栅极作为所述放大电路的第一输入端，所述第一MOS管的源极经串联所述第一电感后接地，所述第一MOS管的漏极与所述第二MOS管的源极连接，所述第二MOS管的栅极作为所述放大电路的第二输入端，所述第二MOS管的漏极作为所述放大电路的输出端；所述偏置电路的分5[0013]优选地，所述防失真增益抑制电路包括电容单元、多个第一开关以及多个第一电阻；所述电容单元的第一端分别与所述第一MOS管的漏极以及第二MOS管的源极连接，所述电容单元的第二端分别与多个第一电阻的第一端连接，多个所述第一电阻的第二端分别与多个第一开关的控制端一一对应连接，多个所述第一开关的输出端相互连接且接地。[0014]优选地，所述防失真增益抑制电路包括电容单元、多个第一开关以及多个第一电阻；所述电容单元的第一端与所述第二MOS管的漏极连接，所述电容单元的第二端分别与多个所述第一电阻的第一端连接，多个所述第一电阻的第二端分别与多个所述第一开关的控制端一一对应连接，多个所述第一开关的输出端相互连接且连接至所述第一MOS管的栅极。[0015]优选地，所述防失真增益抑制电路包括电容单元、多个第一开关以及多个第一电阻；所述电容单元的第一端分别与所述第一MOS管的漏极以及第二MOS管的源极连接，所述电容单元的第二端分别与多个所述第一电阻的第一端连接，多个所述第一电阻的第二端分别与多个所述第一开关的控制端一一对应连接，多个所述第一开关的输出端相互连接后连[0016]优选地，所述电容单元包括多个第一电容和多个第二开关；多个所述第一电容的第一端相互连接且作为所述电容单元的第一端，多个所述第一电容的第二端分别与多个所述第二开关的控制端一一对应连接，多个第二开关的输出端相互连接并作为所述电容单元的第二端。[0017]优选地，所述防失真增益抑制电路还包括第二电容；所述第二电容的第一端连接至所述电容单元的第一端，所述第二电容的第二端分别与多个第一开关的输出端连接。[0018]优选地，所述偏置电路包括为所述第二MOS管提供偏置电压的滤波电路和为所述第一MOS管提供偏置电压的电流镜电路，所述滤波电路包括第二电阻以及第四电容，所述第二电阻的第一端作为所述滤波电路的输入端，用于连接外部电压源，所述第二电阻的第二端作为所述滤波电路的输出端连接至所述第二MOS管的栅极，所述第四电容的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述第四电容的第二端接地。[0019]优选地，所述电流镜电路包括第三MOS管以及第三电阻；所述第三MOS管的源极接地，所述第三MOS管的漏极作为所述电流镜电路的输入端，用于连接外部电流源，所述第三MOS管的栅极分别与所述第三电阻的第一端以及所述第三MOS管的漏极连接，第三电阻的第二端作为所述电流镜电路的输出端连接至所述第一MOS管的栅极。[0020]优选地，所述输出匹配电路包括第三电感、第一可调电阻、第五电容以及衰减器；所述第一可调电阻的第一端连接至所述第三电感的第一端，所述第一可调电阻的第二端连接至所述第三电感的第二端，所述第三电感的第一端用于与外部电源电压连接，所述第三电感的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第一端作为输出匹配电路的输入端，所述第五电容的第二端与所述衰减器的输入端连接，所述衰减器的输出端作为所述输出匹配电路的输出端。[0021]第二方面，本发明还提供一种射频芯片，所述射频芯片包括如上述实施例中任一项所述的低噪声放大器。[0022]与现有技术相比，本发明通过在放大电路的第一MOS管和第二MOS管的连接处，添加可以防止因波形幅值过大产生失真的防失真增益抑制电路，通过防失真增益抑制电路可以有效减少芯片放大链路因为波形幅度过大造成的线性度恶化问题，从而使得低噪声放大6器能够输出线性度更优的射频信号。同时，本发明通过对防失真增益抑制电路的结构进行设计，通过调节防失真增益抑制电路中的第一开关以及第一电阻能够实现不同档位的增益实现不同档位增益下的线性度提升，通过对第一电阻的阻值以及电容单元中第一电容的阻值进行设置，能够实现更高精度的信号衰减。附图说明[0023]下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：[0024]图1是本发明实施例一提供的低噪声放大器的电路结构示意图；[0025]图2是本发明实施例二提供的低噪声放大器的电路结构示意图；[0026]图3是本发明实施例三提供的低噪声放大器的电路结构示意图；[0027]图4是本发明实施例四提供的低噪声放大器的电路结构示意图；[0028]图5是本发明实施例五提供的低噪声放大器的电路结构示意图。具体实施方式[0029]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。[0031]请参考图1,本发明提供一种低噪声放大器100,包括输入匹配电路1、偏置电路2、放大电路3、输出匹配电路4以及防失真增益抑制电路5;[0032]所述输入匹配电路1的输入端作为所述低噪声放大器100的输入端，用于接收射频信号，所述输入匹配电路1的输出端连接至所述放大电路3的第一输入端；[0033]所述偏置电路2用于为所述放大电路3提供偏置电压；[0034]所述放大电路3的输出端连接至所述输出匹配电路4的输入端；[0035]所述输出匹配电路4的输出端连接至作为所述低噪声放大器100的输出端；[0036]所述防失真增益抑制电路5用于对所述放大电路3实现的不同档位的增益输出提供反馈调节，以提升所述放大电路3在不同档位的增益输出时的线性度。作为所述放大电路3的输出端；所述偏置电路2的分别为所述第一MOS管和所述第二MOS管提[0038]在本发明实施例中，所述输入匹配电路1包括第二电感L2以及第三电容C3;所述第二电感L2的第一端作为所述输入匹配电路1的输入端，所述第二电感L2的第二端与所述第三电容C3的第一端连接，所述第三电容C3的第二端作为所述输入匹配电路1的输出端。其[0039]在本发明实施例中，所述偏置电路2包括为所述第二MOS管提供偏置电压的滤波电7路21和为所述第一MOS管提供偏置电压的电流镜电路22,所述滤波电路21包括第二电阻R2以及第四电容C4,所述第二电阻R2的第一端作为所述滤波电路21的输入端，用于连接外部电压源，所述第二电阻R2的第二端作为所述滤波电路21的输出端连接至所述第二MOS管的栅极，所述第四电容C4的第一端与所述第二电阻R2的第二端连接，所述第四电容C4的第二端接地。[0040]在本发明实施例中，所述电流镜电路22包括第三MOS管NM3以及第三电阻R3;所述第三MOS管NM3的源极接地，所述第三MOS管NM3的漏极作为所述电流镜电路22的输入端，用于连接外部电流源，所述第三MOS管NM3的栅极分别与所述第三电阻R3的第一端以及所述第三MOS管NM3的漏极连接，第三电阻R3的第二端作为所述电流镜电路22的输出端第一MOS管的栅极。其中，第三电阻R3用于隔离射频和模拟电路模块，其阻值根据实际情况五电容C5以及衰减器41;所述第一可调电阻Rbank的第一端连接至所述第三电感L3的第一端，所述第一可调电阻Rbank的第二端连接至所述第三电感L3的第二端，所述第三电感L3的第一端用于与外部电源电压VDD连接，所述第三电感L3的第二端与所述第五电容C5的第一端连接，所述第五电容C5的第一端作为输出匹配电路4的输入端，所述第五电容C5的第二端与所述衰减器41的输入端连接，所述衰减器41的输出端作为所述输出匹配电路4的输出端。其中，第五电容C5为隔值电容，第三电感L3为源极负载电感。[0042]在本发明实施例中，所述防失真增益抑制电路5包括电容单元51、多个第一开关T1以及多个第一电阻R1;所述电容单元51的第一端分别与所述第一MOS管NM1的漏极以及第二MOS管NM2的源极连接，所述电容单元51的第二端分别与多个第一电阻R1的第一端连接，多个所述第一电阻R1的第二端分别与多个第一开关T1的控制端一一对应连接，多个所述第一开关T1的输出端相互连接且接地。其中，所述电容单元51为第一电容C1,第一电容C1的第一端作为所述电容单元51的第一端，所述第一电容C1的第二端作为所述电容单元51的第二端。[0043]具体的，第一电容C1的第一端连接至放大电路3中的节点netB处，经过第一电容C1的第二端连通至多个第一电阻R1以及多个第一开关T1,由于在节点netB增加了一路串联开关阵列到地，可以实现良好的输出信号衰减，通过将多个第一电阻R1调节为不同的阻值大小，从而可以针对不同的档位增益进行不同开关电阻的切换，实现不同档位增益下的线性度提升。需要说明的是，第一电容C1的电容数值不能太低，取值为pF级，否则不能进行所需频段信号的良好传输，不利于低噪声放大器100的线性度的提升。同时第一电阻R1的阻值、数量以及第一开关T1的数量均可根据实际情况进行设置，图1中的三个第一电阻R1以及三个第一开关T1仅为示例，其他数量的第一电阻R1以及第一开关T1也是可行的，可调节第一电阻R1以及第一开关T1的数量从而增加不同的档位增益。[0045]请参考图2,本发明的实施例二提供一种低噪声放大器200。本发明的实施例二的低噪声放大器200与本发明的实施例一的低噪声放大器100的电路结构基本相同，其两者的区别在于：[0046]所述防失真增益抑制电路5包括电容单元51、多个第一开关T1以及多个第一电阻8R1;所述电容单元51的第一端与所述第二MOS管NM2的漏极连接，所述电容单元51的第二端分别与多个所述第一电阻R1的第一端连接，多个所述第一电阻R1的第二端分别与多个所述第一开关T1的控制端一一对应连接，多个所述第一开关T1的输出端相互连接且连接至所述电容单元51的第一端，所述第一电容C1的第二端作为所述电容单元51的第二端。[0047]具体的，第一电容C1的第一端连接至放大电路3的输出端的节点netC处，第一电容C1的第二端与多个第一电阻R1相互连接后的公共端连接，多个第一电阻R1分别与多个第一开关T1的控制端一一对应连接，多个第一开关T1的输出端相互连接后的公共端连接至放大低输入端的净输入信号幅度，进而改善线性度。同时，通过将多个第一电阻R1调节为不同的阻值大小，从而可以针对不同的档位增益进行不同开关电阻的切换，实现不同档位增益下的线性度提升。需要说明的是，第一电容C1的电容数值不能太低，取值为pF级，否则不能进行所需频段信号的良好传输，不利于低噪声放大器100的线性度的提升。同时第一电阻R1的阻值、数量以及第一开关T1的数量均可根据实际情况进行设置，图2中的三个第一电阻R1以及三个第一开关T1仅为示例，其他数量的第一电阻R1以及第一开关T1也是可行的，可调节第一电阻R1以及第一开关T1的数量从而增加不同的档位增益。[0048]实施例三[0049]请参考图3,本发明的实施例三提供一种低噪声放大器300。本发明的实施例三的低噪声放大器300与本发明的实施例一的低噪声放大器100的电路结构基本相同，其两者的区别在于：[0050]所述防失真增益抑制电路5包括电容单元51、多个第一开关T1以及多个第一电阻接，所述电容单元51的第二端分别与多个所述第一电阻R1的第一端连接，多个所述第一电阻R1的第二端分别与多个所述第一开关T1的控制端一一对应连接，多个所述第一开关T1的第一电容C1的第一端作为所述电容单元51的第一端，所述第一电容C1的第二端作为所述电容单元51的第二端。[0051]具体的，第一电容C1的第一端连接至放大电路3中的节点netB处，第一电容C1的第二端与多个第一电阻R1相互连接后的公共端连接，多个第一电阻R1分别与多个第一开关T1的控制端一一对应连接，多个第一开关T1的输出端相互连接后的公共端连接至放大电路3的输入端的节点netA处。通过将输出信号反馈到第一MOS管NM1的入端的净输入信号幅度，进而改善线性度。同时，通过将多个第一电阻R1调节为不同的阻值大小，从而可以针对不同的档位增益进行不同开关电阻的切换，实现不同档位增益下的线性度提升。需要说明的是，第一电容C1的电容数值不能太低，取值为pF级，否则不能进行所需频段信号的良好传输，不利于低噪声放大器100的线性度的提升。同时第一电阻R1的阻值、数量以及第一开关T1的数量均可根据实际情况进行设置，图3中的三个第一电阻R1以及三个第一开关T1仅为示例，其他数量的第一电阻R1以及第一开关T1也是可行的，可调节第一电阻R1以及第一开关T1的数量从而增加不同的档位增益。[0052]实施例四9[0053]请参考图4,本发明的实施例四提供一种低噪声放大器400。本发明的实施例四的低噪声放大器400与本发明的实施例三的低噪声放大器300的电路结构基本相同，其两者的区别在于：[0054]所述电容单元51包括多个第一电容C1和多个第二开关T2;多个所述第一电容C1的第一端相互连接且作为所述电容单元51的第一端，多个所述第一电容C1的第二端分别与多个所述第二开关T2的控制端一一对应连接，多个所述第二开关T2的输出端相互连接并作为所述电容单元的第二端。[0055]具体的，通过将多个第一电容C1以及多个第二开关T2进行适应调节，从而可以根据不同档位实现更高精度的信号衰减，使得更好的提升低噪声放大器100的线性度。需要说明的是，虽然图4中的第一电容C1的数量以及第二开关T2的数量为三个，但并不能认为第一电容C1和第二开关T2的数量仅为三个，其他数量的第一电容C1以及第二开关T2也是可行的，可通过调节第一电容C1以及第二开关T2的数量从而增加不同的档位增益。[0057]请参考图5,本发明的实施例二提供一种低噪声放大器500。本发明的实施例二的低噪声放大器500与本发明的实施例三的低噪声放大器300的电路结构基本相同，其两者的区别在于：[0058]所述防失真增益抑制电路5还包括第二电容C2;所述第二电容C2的第一端连接至所述电容单元51的第一端，所述第二电容C2的第二端分别与多个第一开关T1的输出端连[0059]具体的，由于增加了第二电容C2,使得所述防失真增益抑制电路57能够提供更高精度的信