消除寬帶cmos lna電路噪聲的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種寬帶CMOSLNA電路的噪聲消除裝置和方法，該裝置包括一個輸入級電路和兩個放大器，第一放大器檢測到出現(xiàn)在LNA輸入端的噪聲電壓A，第一放大器將噪聲電壓A轉(zhuǎn)化成噪聲電流，輸出到第二放大器的輸出端，第二放大器檢測到出現(xiàn)在輸入級電路NMOS管的漏極的噪聲電壓B，第二放大器將其轉(zhuǎn)化成噪聲電流輸出到LNA的輸出端，選擇第一放大器跨導(dǎo)是第二放大器跨導(dǎo)的函數(shù)，使得第一放大器噪聲電流和第二放大器噪聲電流到達(dá)LNA輸出端時大小相等符號相反。兩個放大器選取合適的跨導(dǎo)就可以讓噪聲電流相加后輸出為零，實現(xiàn)噪聲相消。本發(fā)明直接利用噪聲在電路中的轉(zhuǎn)移規(guī)律進(jìn)行自相抵消，不需要加入其他額外的反饋網(wǎng)絡(luò)器件。
【專利說明】消除寬帶CMOS LNA電路噪聲的裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種CMOS射頻電路噪聲消除技術(shù)，尤其是寬帶CMOS LNA(CM0S低噪聲 放大器）電路的噪聲消除技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在無線通信中，F(xiàn)M接收機所要求的LNA電路是寬帶的，它們通常工作在 76MHz-108MHz。在CMOS射頻電路中，因為M0S器件導(dǎo)電溝道是電阻性的，所以其主要噪 聲源為熱噪聲，包含小部分閃爍噪聲。噪聲會惡化電路環(huán)境從而影響其性能。目前，在 CMOS LNA電路設(shè)計中，一般通過增加反饋網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案來減少噪聲的干擾，如公開文獻(xiàn)Woo S, Kim ff, Lee C H, et al. A wideband low-power CMOS LNA with positive - negative feedback for noise,gain, and linearity optimization[J]. Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on, 2012, 60(10) :3169-3178.但是，由于使用了更多了兀 器件，所以也會增加電路功耗，不是最有效的噪聲消除方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服當(dāng)前CMOS LNA電路設(shè)計中噪聲消除技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種工作 在FM接收機中的寬帶C0MS LNA電路的噪聲消除方法，該方案利用相位相反振幅相消原理， 很好地抑制了器件噪聲對電路的惡化，從根本上消除噪聲。
[0004] 本發(fā)明解決CMOS LNA電路噪聲消除技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：設(shè)計一 種寬帶CMOS LNA電路噪聲消除裝置，工作在FM接收機中的C0MS LNA電路，帶寬為 75MHz-108MHz，由一個輸入級電路與兩個放大器相連組成。輸入級電路中NM0S管吣源極 作為接收射頻信號的LNA輸入端，漏極接負(fù)載電阻札，負(fù)載電阻的另一端接正偏電壓；放大 器包括第一放大器和第二放大器，第一放大器中PM0S管M 2和NM0S管M3的柵極分別通過電 容122和123連接到輸入級電路中NM0S管的源極，PM0S管源極接正偏電壓，NM0S管M 3的 源極接地，PM0S管M2和NM0S管M3的漏極相互連接作為第一放大器的輸出端；第二放大器 的NM0S管M 5源極連接第一放大器的輸出端，并通過電阻和Rd接地，NM0S管M5的柵極通過 電容133連接到輸入級電路NM0S管A的漏極，NM0S管M 5漏極連接LNA輸出端144,第一放 大器跨導(dǎo)是第二放大器跨導(dǎo)的函數(shù)，在LNA輸出端，第一放大器噪聲電流和第二放大器噪 聲電流相加為零輸出。
[0005] 進(jìn)一步優(yōu)選方案，第二放大器輸出端連接正偏電壓。在第一放大器輸入端和第二 放大器輸出端之間設(shè)置PM0S管M 4, PM0S管M4的柵極通過電容122連接LNA輸入端，PM0S 管M4的源極連接正偏電壓，漏極連接LNA輸出端。輸入級電路中NM0S管的源極噪聲電壓 與漏極噪聲電壓大小成比例，相位相反。所述第一放大器跨導(dǎo)是第二放大器跨導(dǎo)的函數(shù)具 體包括，第一放大器跨導(dǎo)與第二放大器跨導(dǎo)滿足關(guān)系

【權(quán)利要求】
1. 一種寬帶CMOS LNA電路噪聲消除裝置，包括輸入級電路和放大器，其特征在于，輸 入級電路中NM0S管札源極作為接收射頻信號的LNA輸入端，漏極接負(fù)載電阻&，負(fù)載電阻 的另一端接正偏電壓；放大器包括第一放大器和第二放大器，第一放大器中PM0S管M 2和 NM0S管M3的柵極分別通過電容122和123連接到輸入級電路中NM0S管的源極，PM0S管源 極接正偏電壓，NM0S管M 3的源極接地，PM0S管M2和NM0S管M3的漏極相互連接作為第一放 大器的輸出端；第二放大器的匪〇3管仏源極連接第一放大器的輸出端，并通過電阻和Rd接 地，NM0S管M 5的柵極通過電容133連接到輸入級電路NM0S管A的漏極，NM0S管M5漏極連 接LNA輸出端144,第一放大器跨導(dǎo)是第二放大器跨導(dǎo)的函數(shù)，在LNA輸出端，第一放大器噪 聲電流和第二放大器噪聲電流相加為零輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，第二放大器輸出端連接正偏電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在第一放大器輸入端和第二放大器輸出 端之間設(shè)置PM0S管M4, PM0S管M4的柵極通過電容122連接LNA輸入端，PM0S管M4的源極 連接正偏電壓，漏極連接LNA輸出端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3其中之一所述的裝置，其特征在于，輸入級電路中NM0S管的源極 噪聲電壓與漏極噪聲電壓大小成比例，相位相反。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3其中之一所述的裝置，其特征在于，所述第一放大器跨導(dǎo) 是第二放大器跨導(dǎo)的函數(shù)具體包括，第一放大器跨導(dǎo)與第二放大器跨導(dǎo)滿足關(guān)系：
其中，Rygnmlr。= &，
為輸入級電路噪聲電流，輸入級電路中NMOS 管札漏極與正偏電壓之間接負(fù)載電阻札，r。為第一放大器M0S管的總輸出阻抗，Ry為LNA 輸入端接地電阻。
6. -種寬帶CMOS LNA電路噪聲消除方法，其特征在于，第一放大器檢測到出現(xiàn)在LNA 輸入端的噪聲電壓A，A的電位為
第一放大器將噪聲電壓A轉(zhuǎn)化成噪聲電流
輸出到第二個放大器的輸出端節(jié)點，第二放大器檢測到出現(xiàn)在輸入級電路NM0S管的漏極 的噪聲電壓B，B的電位為
第二放大器將其轉(zhuǎn)化成噪聲電流
輸出到LNA的輸 出端，選擇第一放大器跨導(dǎo)是第二放大器跨導(dǎo)的函數(shù)，使得第一放大器噪聲電流
和第二 放大器噪聲電流
到達(dá)LNA輸出端時大小相等符號相反。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一放大器跨導(dǎo)是第二放大器跨導(dǎo) 的函數(shù)具體包括，第一放大器跨導(dǎo)與第二放大器跨導(dǎo)滿足關(guān)系：
，其 中，Rygmnlr。=札，
為輸入級電路噪聲電流，輸入級電路中NM0S管札漏極與正偏電壓之間 接負(fù)載電阻札，r。為第一放大器M0S管的總輸出阻抗，Ry為LNA輸入端接地電阻。
【文檔編號】H03F3/189GK104104337SQ201410321780
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】王巍, 梁耀, 趙辰, 蔡文琪, 袁軍 申請人:重慶郵電大學(xué)