一种电压转换为电流的跨导放大电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路设计及信号处理领域，尤其涉及一种电压转换为电流的跨导放大电路。
【背景技术】
[0002]在射频微波通信中，对于输入的射频信号，需要通过低噪声放大器进行射频放大，然后经本振信号下混频到低频后，再经过低频放大器进行放大，经过滤波器进行选频，再经模数转换器(ADC)后交给基带处理。因此，低噪声放大器是射频接收系统的关键电路。低噪声放大器的功耗和性能极大的影响了射频接收系统的功耗和性能。
[0003]在现有集成电路设计中，要求芯片消耗的电流和功耗越低越好，对于移动射频系统与设备尤其如此，比如手机。这样可以提高设备的使用时间。同时芯片片外的器件需要越少越好，既大大减少了系统占用的面积，也降低了成本。
[0004]在目前收发机中，低噪声放大器电路通常如图1a和图1b所示(分为共源低噪声放大器和共栅低噪声放大器两种)，输入的电压信号通过晶体管M1，通常为N类型晶体管(NMOS)或者P类型晶体管(PMOS)转化为电流。
[0005]由于电流复用可以保证在同样的噪声性能的基础上，减少电路的电流以及功耗，电流复用的低噪声放大器电路目前在实际中被广为使用。通过使用一对NMOS以及PMOS晶体管来替代单独的一个NMOS或者PMOS晶体管。这样一对NMOS以及PMOS晶体管可以提供单个NMOS或者PMOS晶体管提供的跨导，但只需要近似一半的电流，原理如图2a和图2b、以及图3a和图3b所示。图2b以单个NMOS管为例表示了替换，单管丽被一对丽以及MP替代。图3b以单个PMOS管为例表示了替换，单管MP被一对丽以及MP替代。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种电压转换为电流的跨导放大电路，以克服现有技术中的不足。
[0007]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0008]本申请实施例公开了一种电压转换为电流的跨导放大电路，包括串联的多个交叉耦合电流复用基本单元，所述每个交叉耦合电流复用基本单元包括:
[0009]一差分电路，包括第一晶体管和第二晶体管；
[0010]一差分交叉耦合电路，包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管与所述第一晶体管电流复用成对，所述第四晶体管与所述第二晶体管电流复用成对。
[0011]优选的，在上述的电压转换为电流的跨导放大电路中，所述第一晶体管和第三晶体管的源端之间是直接连接在一起、或者是分别接到电源或者地，或者是通过电容连接在一起；所述第一晶体管和第三晶体管的漏端之间是直接连接在一起，或者是通过电容连接在一起；所述第二晶体管和第四晶体管的源端之间是直接连接在一起、或者是分别接到电源或者地，或者是通过电容连接在一起；所述第二晶体管和第四晶体管的漏端之间是直接连接在一起，或者是通过电容连接在一起。
[0012]优选的，在上述的电压转换为电流的跨导放大电路中，所述第一晶体管和第二晶体管为P型晶体管，所述第三晶体管和第四晶体管为N型晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管的源极和栅极之间分别连接有2个电容，所述第三晶体管和第四晶体管的源极和栅极之间分别连接有2个电容。
[0013]优选的，在上述的电压转换为电流的跨导放大电路中，所述电压转换为电流的跨导放大电路为共源放大电路、或共栅放大电路。
[0014]本申请还公开了一种电压转换为电流的跨导放大电路的噪声降低方法，将放大电路中的至少一个晶体管进行η次迭代，n ^ 2，每一次迭代是指将一个晶体管替换成电流复用成对的NMOS晶体管和PMOS管。
[0015]优选的，在上述的电压转换为电流的跨导放大电路的噪声降低方法中，所述放大电路包括串联的2个交叉耦合电流复用基本单元，所述每个交叉耦合电流复用基本单元包括2个成对的NMOS晶体管与PMOS晶体管，所述2个成对的NMOS晶体管与PMOS晶体管之间通过电容交叉耦合。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于:与现有技术相比，由于采用了电流复用技术以及电容交叉耦合技术，本发明在实现同样的电压到电流的跨导基础上，降低了电路的电流与功耗。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1a所示为现有技术中共源低噪声放大器的电路图；
[0019]图1b所示为现有技术中共栅低噪声放大器的电路图；
[0020]图2a所示为单个NMOS管的示意图；
[0021]图2b所示为成对的两个晶体管；
[0022]图3a所示为单个PMOS管的示意图；
[0023]图3b所示为成对的两个晶体管；
[0024]图4a所示为共源电路中单个晶体管的结构图；
[0025]图4b所示成对的晶体管；
[0026]图4c所示为一次迭代成对的晶体管；
[0027]图5所示为本发明实施例中交叉耦合电流复用基本单元的电路结构图；
[0028]图6所示为本发明实施例中N次迭代的电流复用电容交叉耦合电路图；
[0029]图7所示为本发明最佳实施例中电压转换为电流的跨导放大电路的示意图。
【具体实施方式】
[0030]本实施例的原理是为了进一步降低放大器的功耗，提出多级迭代成对NMOS晶体管与PMOS晶体管来替代单个NMOS晶体管或者PMOS晶体管的新的电路结构。
[0031]本实施例的电路思路就是第一步，把单个NMOS晶体管或者PMOS晶体管用成对的NMOS晶体管与PMOS晶体管替代，参图4a和图4b所示。
[0032]第二步，把成对里面的NMOS晶体管或者PMOS晶体管看成单个晶体管。用成对的NMOS晶体管和PMOS晶体管来替代，参图4c所示。
[0033]第三步，可以进一步把经过一次迭代后的电路中的每一个NMOS晶体管或者PMOS晶体管看成单个晶体管，用成对的NMOS晶体管和PMOS晶体管来代替。
[0034]第四步，重复第三步，直到电路其他限制停止，比如电源电压限制或者线性度限制。
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图