Cmos射頻功率放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種CMOS射頻功率放大器，包括MOS晶體管和雙極型晶體管，MOS晶體管的偏置電路使MOS晶體管工作于飽和區(qū)，通過調節(jié)雙極型晶體管的偏置電路來調節(jié)使其的集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值大小接近MOS晶體管的源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值大小，由于兩個晶體管的三階非線性系數(shù)的正負符合相反，能實現(xiàn)兩個晶體管的三階非線性系數(shù)相互抵消并使抵消效果達到最優(yōu)，從而能增加CMOS射頻功率放大器的三階截斷點，以及能提高器件的線性度、改善器件的增益和噪聲性能，使器件的整體功能得到提升和優(yōu)化。
【專利說明】CMOS射頻功率放大器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體集成電路器件，特別是涉及一種CMOS射頻功率放大器。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的射頻功率放大器有多種線性化方法，如前饋、反饋等方法。但是現(xiàn)有這些方法因為器件質量、信號幅度及相位控制上的較高要求導致線性化效果不理想?，F(xiàn)有一種線性化電路使用不同偏壓的MOS管進行三階非線性項的消除以實現(xiàn)三階截斷點(IP3)線性度的改善，如圖1所示，是現(xiàn)有CMOS射頻功率放大器的結構示意圖；現(xiàn)有CMOS射頻功率放大器包括:第一 NMOS晶體管101和第二 NMOS晶體管102，兩個NMOS晶體管101和102都連接成共源極放大器模式，第一 NMOS晶體管101和第二 NMOS晶體管102的源極都接地或負電源AVSS，第一 NMOS晶體管101和第二 NMOS晶體管102的漏極連接在一起并通過電容105輸出射頻輸出信號RF0UT，第一 NMOS晶體管101和第二 NMOS晶體管102的漏極通過電阻106連接正電源AVDD。
[0003]第一 NMOS晶體管101的柵極通過電容101連接射頻輸入信號RFIN，通過偏置電路107進行直流偏置，偏置電路107和偏置電壓源AVDDVB1相連。
[0004]第二 NMOS晶體管102的柵極通過電容102連接射頻輸入信號RFIN，通過偏置電路108進行直流偏置，偏置電路108和偏置電壓源AVDDVB2相連。
[0005]第一 NMOS晶體管101和第二 NMOS晶體管102的直流偏置電壓不同，第一 NMOS晶體管101的偏置電路107使第一 NMOS晶體管101工作于飽和區(qū)，第二 NMOS晶體管102的偏置電路108使第二 NMOS晶體管102工作于弱反型區(qū)；其中，NMOS晶體管在強反型區(qū)的三階非線性項(gm3)為負值，在弱反型區(qū)的gm3為正值，故現(xiàn)有技術是通過第一 NMOS晶體管101和第二 NMOS晶體管102的直流偏置電壓調節(jié)來實現(xiàn)第一 NMOS晶體管101和第二 NMOS晶體管102的源漏電壓的三階非線性項的消除。但是這種方法對線性度改善的程度有限，同時也存在增益較低及噪聲較大及設計優(yōu)化難實現(xiàn)和對工藝、溫度較敏感等問題。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種CMOS射頻功率放大器，能提高器件的線性度、改善器件的增益和噪聲性能，使器件的整體功能得到提升和優(yōu)化。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的CMOS射頻功率放大器包括:
[0008]MOS晶體管，該MOS晶體管連接成共源極放大器模式，所述MOS晶體管的柵極輸入射頻輸入信號、漏極輸出射頻輸出信號；所述MOS晶體管的偏置電路使所述MOS晶體管工作于飽和區(qū)。
[0009]雙極型晶體管，該雙極型晶體管連接成共射極放大器模式，所述雙極型晶體管的基極輸入所述射頻輸入信號，所述雙極型晶體管的集電極和所述MOS晶體管的漏極連接并輸出所述射頻輸出信號；通過調節(jié)所述雙極型晶體管的偏置電路來調節(jié)所述雙極型晶體管的集電極偏置電流，使所述雙極型晶體管的集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值大小接近所述MOS晶體管的源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值大小，所述集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)和所述源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的正負符號相反，所述集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)和所述源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值差值越小，CMOS射頻功率放大器的三階截斷點越大。
[0010]進一步的改進是，所述MOS晶體管為NMOS晶體管，所述射頻輸入信號通過一第一電容輸入到所述MOS晶體管的柵極；所述MOS晶體管的漏極通過一第三電容輸出所述射頻輸出信號，所述MOS晶體管的漏極通過一第一電阻和正電源相連，所述MOS晶體管的源極接地或負電源；所述雙極型晶體管為NPN晶體管，所述射頻輸入信號通過一第二電容輸入到所述雙極型晶體管的柵極；所述雙極型晶體管發(fā)射極接地或負電源。
[0011]進一步的改進是，所述MOS晶體管為PMOS晶體管，所述射頻輸入信號通過一第四電容輸入到所述MOS晶體管的柵極；所述MOS晶體管的漏極通過一第六電容輸出所述射頻輸出信號，所述MOS晶體管的漏極通過一第二電阻和地或負電源相連，所述MOS晶體管的源極接正電源；所述雙極型晶體管為PNP晶體管，所述射頻輸入信號通過一第五電容輸入到所述雙極型晶體管的柵極；所述雙極型晶體管發(fā)射極接地。
[0012]本發(fā)明利用雙極型晶體管的三階非線性系數(shù)和MOS晶體管的三階非線性系數(shù)的正負符號相反的特性，通過調節(jié)雙極型晶體管的偏置電壓，能使雙極型晶體管和MOS晶體管的三階非線性系數(shù)抵消效果達到最優(yōu)，能大大增加CMOS射頻功率放大器的IP3，從而能提高器件的線性度、改善器件的增益和噪聲性能，使器件的整體功能得到提升和優(yōu)化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0014]圖1是現(xiàn)有CMOS射頻功率放大器的結構示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明實施例CMOS射頻功率放大器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖2所示，是本發(fā)明實施例CMOS射頻功率放大器的結構示意圖，本發(fā)明實施例CMOS射頻功率放大器包括:
[0017]NMOS晶體管I，該匪OS晶體管I連接成共源極放大器模式，所述NMOS晶體管I的柵極通過第一電容3輸入射頻輸入信號RFIN、漏極通過第三電容5輸出射頻輸出信RFOUT號；所述NMOS晶體管I的柵極和偏置電容7相連，偏置電路7和偏置電壓源AVDDVB1相連，所述NMOS晶體管I的偏置電路7使所述MOS晶體管工作于飽和區(qū)。所述NMOS晶體管I的漏極通過一第一電阻6和正電源AVDD相連，所述NMOS晶體管I的源極接地或負電源AVSS。
[0018]NPN晶體管2，該NPN晶體管2連接成共射極放大器模式，所述NPN晶體管2的基極通過第二電容4輸入所述射頻輸入信號RFIN，所述NPN晶體管2的集電極和所述NMOS晶體管I的漏極連接并通過所述第三電容5輸出所述射頻輸出信號RF0UT。所述NPN晶體管2的發(fā)射極接地或負電源AVSS。所述NPN晶體管2的基極連接偏置電路8，偏置電路7和偏置電壓源AVDDVB2相連，通過調節(jié)所述NPN晶體管2的偏置電路8來調節(jié)所述NPN晶體管2的集電極偏置電流(Ic)，使所述NPN晶體管2的集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值大小接近所述NMOS晶體管I的源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值大小，所述集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)和所述源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的正負符號相反，所述集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)和所述源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值差值越小，CMOS射頻功率放大器的三階截斷點越大。
[0019]在其它實例中，NMOS晶體管也能替換為PMOS晶體管，此時PMOS晶體管的源漏電壓連接方式和NMOS晶體管相反，也是按照共源極放大器模式進行連接；同時，NPN晶體管需替換成PNP晶體管，此時PNP晶體管的發(fā)射極和集電極的電壓連接方式和NPN晶體管相反，也是按照共射極放大器模式進行連接。
[0020]本發(fā)明通過調節(jié)NPN晶體管2的偏置電壓，能使NPN晶體管2的所述集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)和NMOS晶體管I的所述源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的抵消，從而能增加CMOS射頻功率放大器的三階截斷點。其原理如下:
[0021]CMOS射頻功率放大器可以看作是一個非線性系統(tǒng)，對一個非線性系統(tǒng)，當輸入一個正弦信號X (t) = Acoscot時，輸出信號為:
[0022]
【權利要求】
1.一種CMOS射頻功率放大器，其特征在于，包括: MOS晶體管，該MOS晶體管連接成共源極放大器模式，所述MOS晶體管的柵極輸入射頻輸入信號、漏極輸出射頻輸出信號；所述MOS晶體管的偏置電路使所述MOS晶體管工作于飽和區(qū)； 雙極型晶體管，該雙極型晶體管連接成共射極放大器模式，所述雙極型晶體管的基極輸入所述射頻輸入信號，所述雙極型晶體管的集電極和所述MOS晶體管的漏極連接并輸出所述射頻輸出信號；通過調節(jié)所述雙極型晶體管的偏置電路來調節(jié)所述雙極型晶體管的集電極偏置電流，使所述雙極型晶體管的集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值大小接近所述MOS晶體管的源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值大小，所述集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)和所述源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的正負符號相反，所述集電極偏置電流的三階非線性系數(shù)和所述源漏偏置電流的三階非線性系數(shù)的絕對值差值越小，CMOS射頻功率放大器的三階截斷點越大。
2.如權利要求1所述的CMOS射頻功率放大器，其特征在于: 所述MOS晶體管為NMOS晶體管,所述射頻輸入信號通過一第一電容輸入到所述MOS晶體管的柵極；所述MOS晶體管的漏極通過一第三電容輸出所述射頻輸出信號，所述MOS晶體管的漏極通過一第一電阻和正電源相連，所述MOS晶體管的源極接地或負電源； 所述雙極型晶體管為NPN晶體管，所述射頻輸入信號通過一第二電容輸入到所述雙極型晶體管的柵極；所述雙極型晶體管發(fā)射極接地或負電源。
3.如權利要求1所述的CMOS射頻功率放大器，其特征在于: 所述MOS晶體管為PMOS晶體管，所述射頻輸入信號通過一第四電容輸入到所述MOS晶體管的柵極；所述MOS晶體管的漏極通過一第六電容輸出所述射頻輸出信號，所述MOS晶體管的漏極通過一第二電阻和地或負電源相連，所述MOS晶體管的源極接正電源； 所述雙極型晶體管為PNP晶體管，所述射頻輸入信號通過一第五電容輸入到所述雙極型晶體管的柵極；所述雙極型晶體管發(fā)射極接地。
【文檔編號】H03F3/189GK103780207SQ201210405564
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月22日 優(yōu)先權日:2012年10月22日
【發(fā)明者】朱紅衛(wèi), 劉國軍, 唐敏, 劉燕娟 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司