一种高频宽带放大器的制作方法

本发明涉及一种适用于高频宽带通信系统的宽带低噪声放大器。

背景技术：

在现代光纤通信技术中，通信速率往往是gbps，甚至超过100gbps，对超宽带放大器的需求提出较高挑战。另外，在现代无线通信中，载波频率也越来越高，比如在5g无线通信标准中，载波频率高达6ghz，甚至28ghz，其信道带宽也高达百兆，同样也需要高频宽带放大器。所以对于现代通信系统，针对高频宽带放大器的需求和研究越来越多，也越来越深入，基于此本发明提出了一种新型高频宽带低噪声放大器，同时又结合了适应集成电路面积要求小的特点。

请参阅图1，这是一般放大器的基本结构示意图。电阻r0和mos管n0漏极寄生电容构成了输出负载，由于rc的低通特性，限制了放大器的高频增益和带宽。

请参阅图2，这是传统高频宽带放大器，负载通过增加电感的峰值技术（peeking）来抵消寄生电容的影响，从而拓展带宽，但是由于在集成电路中无源电感的面积通常都比较大，故这种方法使得成本大幅增加。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的实现面积小，高频宽带放大器，同时又具有较低的噪声。

为解决上述技术问题，本发明高频宽带放大器包括一个共源极的nmos高增益放大器，和cascode共栅极nmos晶体管与开关电阻、电容构成的改进型有源电感高频宽带负载电路。

附图说明

图1是一般放大器结构示意图；

图2是传统高频宽带放大器结构示意图；

图3是一种有源电感的基本结构示意图；

图4是图3有源电感的小信号等效电路；

图5是本发明高频宽带放大器的电路详图。

图6是本发明高频宽带放大器的结构框图。

图中附图标记说明：

以x表示自然数，nx为nmos晶体管；px为pmos晶体管；cx为电容；rx为电阻。

具体实施方式

请参阅图5，本发明高频宽带放大器由gm跨导放大器和改进型有源电感负载模块组成。n3是共源极接法，提供gm跨导，栅极接信号输入，漏极接n4的源极。n4是cascode共栅极放大器，其栅极接两组开关电阻，p0和r3是一组，由p0栅极控制电压bit<1>控制，p1和r2是另一组，由p1栅极控制电压bit<0>控制。n4的栅极和源极之间跨接一个小电容c0。n4和两组开关电阻及电容c0一起组成了改进型有源电感负载模块。

常见的一种有源电感请参阅图3，n5是nmos有源器件，其栅极通过r6连接漏极，一般接电源avdd。其小信号电原理图请参阅图4，gm是n5的跨导，cgs是n5的栅、源极间电容，vgs是栅、源极间电压，rg是栅极电阻（图3中的r6），gm与vgs的乘积构成了其等效受控电流源。通过这个小信号等效模型可以得到有源电感的阻抗为：

zin=(1+srgcgs)/(gm+scgs)

从而得到等效电感和等效串联电阻分别为：

l=(rg/wt-1/gmwt)/(1+(w/wt)²)

r=(1/gm+rg(w/wt)²)/(1+(w/wt)²)

式中wt=gm/cgs

l的表达式中，当满足rg>1/gm时，这个等效电路模型呈感性，符合我们的使用要求，一般通过调整rg和gm来改变等效电感l的大小。

本发明对以上有源电感电路做了进一步改进，请参阅图5，通过增加两组开关电阻实现了在集成电路中通过寄存器设置来灵活调整有源电感的大小，同时通过增加一个适当的小电容c0实现了比原有源电感模型更低的噪声。

本发明的高频宽带放大器电路具有结构简单，稳定可靠，实现面积小，低噪声、高频宽带等技术特点，在实际应用中超过了6ghz。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种宽带放大器电路，包括一个共源极的NMOS高增益放大器，和cascode共栅极NMOS晶体管与开关电阻、电容构成的改进型有源电感高频宽带负载电路。本发明宽带放大器具有高增益、大带宽且带宽可调和噪声低的特点，同时实现面积小，特别适合集成电路。

技术研发人员：黄颋;李彧
受保护的技术使用者：南京牛芯微电子有限公司
技术研发日：2019.05.10
技术公布日：2019.08.02