本申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2008/056366、申請(qǐng)日為2008年3月10日、發(fā)明名稱為“具有寬帶阻抗和噪聲匹配的頻率選擇性放大器”的PCT申請(qǐng)進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段后申請(qǐng)?zhí)枮?00880007423.9的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體來(lái)說(shuō)涉及放大器，且更特定來(lái)說(shuō)，涉及用于寬帶電信的頻率選擇性放大器。

背景技術(shù)：

無(wú)線接收器通常包含低噪聲放大器(LNA)以放大通過(guò)天線接收的射頻信號(hào)。所述無(wú)線接收器可包含可調(diào)諧元件，所述可調(diào)諧元件允許頻率選擇性處理跨越一系列頻率的傳入信號(hào)?？稍诟鞣N裝置內(nèi)提供無(wú)線接收器，包含數(shù)字電視、數(shù)字直接廣播系統(tǒng)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、膝上型計(jì)算機(jī)、桌上型計(jì)算機(jī)、數(shù)字音樂(lè)及視頻播放器、手持式游戲裝置、視頻游戲控制臺(tái)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字記錄裝置、蜂窩式或衛(wèi)星無(wú)線電電話，及類(lèi)似裝置。

某些裝置可經(jīng)裝備以(例如)根據(jù)例如DVB-H(手持式數(shù)字視頻廣播)、ISDB-T(地面綜合服務(wù)數(shù)字廣播)、DMB(數(shù)字媒體廣播)或FLO(僅前向鏈路)等視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)處理數(shù)字視頻。例如，對(duì)于DVB-H及FLO廣播，可在大約470兆赫茲(MHz)至862MHz的寬頻帶范圍內(nèi)廣播視頻。裝置中經(jīng)裝備以處理寬頻帶的無(wú)線接收器應(yīng)支持具有適當(dāng)阻抗與噪聲匹配的精確頻率選擇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種具有寬帶阻抗及噪聲匹配的頻率選擇性低噪聲放大器(LNA)。所述LNA可包含支持寬帶輸入匹配的閉環(huán)電路。例如，所述閉環(huán)電路可經(jīng)配置以阻抗匹配輸入信號(hào)且提供低噪聲系數(shù)。另外，所述LNA可包含放大所述輸入信號(hào)并提供高輸出阻抗的開(kāi)環(huán)電路。所述開(kāi)環(huán)電路可進(jìn)一步包含濾除在所需頻帶外的頻率的選擇性濾波器。所述LNA可經(jīng)由所述開(kāi)環(huán)電路驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器。

在一個(gè)實(shí)例中，本發(fā)明提供一種放大器，其包括閉環(huán)電路及耦合到所述閉環(huán)電路的開(kāi)環(huán)電路，其中所述閉環(huán)電路為輸入信號(hào)提供阻抗匹配，所述開(kāi)環(huán)電路放大所述經(jīng)阻抗匹配的輸入信號(hào)。在另一實(shí)例中，本發(fā)明提供無(wú)線接收器，其包括射頻(RF)天線及放大器，所述放大器包括閉環(huán)電路及耦合到所述閉環(huán)電路的開(kāi)環(huán)電路，其中所述閉環(huán)電路為經(jīng)由所述天線接收的輸入信號(hào)提供阻抗匹配，所述開(kāi)環(huán)電路放大所述經(jīng)阻抗匹配的輸入信號(hào)。

在另外實(shí)例中，本發(fā)明提供一種方法，其包括：經(jīng)由閉環(huán)電路為輸入信號(hào)提供阻抗匹配，及經(jīng)由開(kāi)環(huán)電路放大所述經(jīng)阻抗匹配的輸入信號(hào)，其中所述開(kāi)環(huán)電路及所述閉環(huán)電路共享用以接收所述輸入信號(hào)的共用輸入晶體管。

在附圖及下文說(shuō)明中，闡述本發(fā)明一個(gè)或一個(gè)以上方面的細(xì)節(jié)。根據(jù)所述說(shuō)明及圖式且根據(jù)以上權(quán)利要求書(shū)可明了其它特征。

附圖說(shuō)明

圖1是包含低噪聲放大器(LNA)的實(shí)例性無(wú)線接收器的方框圖。

圖2是包含閉環(huán)電路及開(kāi)環(huán)電路的LNA的方框圖。

圖3是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路及開(kāi)環(huán)電路的單端LNA的電路圖。

圖4是包含閉環(huán)電路及開(kāi)環(huán)電路的差動(dòng)LNA的電路圖。

圖5是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路及具有選擇性濾波器的開(kāi)環(huán)電路的單端LNA的電路圖。

圖6是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路及具有選擇性濾波器的開(kāi)環(huán)電路的差動(dòng)LNA的電路圖。

圖7是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路及驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器的開(kāi)環(huán)電路的單端LNA的電路圖。

圖8是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路及驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器的開(kāi)環(huán)電路的差動(dòng)LNA的電路圖。

圖9是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路及開(kāi)環(huán)電路的單端LNA的電路圖，所述開(kāi)環(huán)電路包含選擇性濾波器并驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器。

圖10是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路及開(kāi)環(huán)電路的差動(dòng)LNA的電路圖，所述開(kāi)環(huán)電路包含選擇性濾波器并驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器。

圖11是更詳細(xì)地圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路及開(kāi)環(huán)電路的差動(dòng)LNA的另一電路圖，所述開(kāi)環(huán)電路包含選擇性濾波器并驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種具有寬帶阻抗及噪聲匹配的頻率選擇性低噪聲放大器(LNA)。所述LNA可包含支持寬帶輸入匹配的閉環(huán)電路。例如，所述閉環(huán)電路可經(jīng)配置以阻抗匹配輸入信號(hào)且提供低噪聲系數(shù)。另外，所述LNA可包含放大所述輸入信號(hào)并提供高輸出阻抗的開(kāi)環(huán)電路。所述開(kāi)環(huán)電路可進(jìn)一步包含濾除在所需頻帶外的頻率的選擇性濾波器。所述LNA可經(jīng)由所述開(kāi)環(huán)電路驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器。

從LNA包含用于寬帶阻抗及噪聲匹配的閉環(huán)反饋電路及用于高輸出阻抗及穩(wěn)定頻率選擇性的開(kāi)環(huán)增益電路的組合的意義上講，所述LNA可被稱作“部分反饋”放大器。例如，可將所述選擇性濾波器放置在所述開(kāi)環(huán)電路中，而不是放置在整體閉環(huán)電路中，以避免不穩(wěn)定性。所述LNA可經(jīng)配置以支持在一寬頻帶范圍內(nèi)的精確頻率選擇、輸入阻抗匹配與噪聲匹配。所述選擇性濾波器可拒絕在所關(guān)注頻帶之外的頻率。所述可調(diào)諧帶通濾波器可在選擇性、可調(diào)諧基礎(chǔ)上使所述寬帶內(nèi)的特定窄帶頻率通過(guò)。

所述LNA可用在各種裝置中，包含經(jīng)裝備以處理數(shù)字視頻的裝置。例如，所述LNA可經(jīng)配置以處理跨越寬帶的視頻信號(hào)，例如用于DVB-H及FLO視頻廣播的頻帶，亦即，大約470兆赫茲(MHz)至862MHz。此頻帶通常駐存于超高頻(UHF)帶中。為說(shuō)明的目的起見(jiàn)，本發(fā)明可參考與DVB-H及FLO視頻相關(guān)聯(lián)的頻帶。然而，本發(fā)明中所述的LNA可應(yīng)用于多種頻帶及裝置，包含經(jīng)裝備以處理攜載音頻、視頻及/或數(shù)據(jù)的信號(hào)的裝置。

圖1是圖示說(shuō)明包含根據(jù)本發(fā)明的LNA的實(shí)例性無(wú)線接收器10的方框圖。如圖1中所示，接收器10可包含天線12、LNA14、下變頻混頻器16、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)18及調(diào)制解調(diào)器20。接收器10可以是經(jīng)裝備以接收無(wú)線音頻、視頻及/或信號(hào)的無(wú)線通信裝置的一部分。在一個(gè)實(shí)例中，可在經(jīng)配置以接收DVB-H及/或FLO廣播信號(hào)的無(wú)線通信裝置中提供接收器10。另外，所述無(wú)線通信裝置可包含用以傳輸無(wú)線信號(hào)到其它裝置的無(wú)線傳輸器，例如，用于音頻電話、視頻電話及/或數(shù)據(jù)傳輸。因此，無(wú)線接收器10可包含為方便說(shuō)明起見(jiàn)圖1中未顯示的其它組件。

在接收器10中，天線12接收射頻(RF)信號(hào)并將所接收的信號(hào)提供到LNA 14。LNA 14接收通過(guò)天線12接收的信號(hào)作為輸入信號(hào)。LNA 14可經(jīng)配置以處理所述輸入信號(hào)作為單端或差動(dòng)信號(hào)，如下文將描述。LNA 14放大所接收的輸入信號(hào)以供下變頻混頻器16、ADC 18及調(diào)制解調(diào)器20進(jìn)行進(jìn)一步處理。天線12可接收寬頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)電力傳送，LNA 14的輸入阻抗應(yīng)與寬輸入頻率范圍內(nèi)的輸入信號(hào)相匹配，例如，在DVB-H或FLO數(shù)字視頻廣播信號(hào)的實(shí)例情況下為大約470MHz至862MHz。

而且，因?yàn)橥ㄟ^(guò)LNA 14所接收的信號(hào)可能弱，所以所述LNA應(yīng)具有低噪聲系數(shù)(NF)。所述NF通常是指LNA 14的實(shí)際輸出噪聲與在所述裝置自身不引入噪聲時(shí)而仍存在的噪聲的比。LNA 14具有低噪聲系數(shù)是重要的，以使得降低LNA 14所產(chǎn)生的任何噪聲對(duì)輸入信號(hào)的影響。如果LNA 14具有低噪聲系數(shù)，那么其可在不明顯降級(jí)輸出信號(hào)的情況下放大通過(guò)天線12接收的弱信號(hào)。如下文中將描述，LNA 14可構(gòu)造有部分反饋電路以向從天線12接收的輸入信號(hào)呈現(xiàn)期望的阻抗及噪聲匹配，同時(shí)提供必要增益及頻率選擇性。

LNA 14將經(jīng)放大的信號(hào)提供到下變頻混頻器16。下變頻混頻器16可以是將寬帶輸入信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換成基帶頻率的任何類(lèi)型混頻器，例如零中間頻率(ZIF)或低中間頻率(LIF)下變頻混頻器。下變頻混頻器16將所述基帶信號(hào)提供至ADC 18，ADC 18將所述模擬基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。調(diào)制解調(diào)器20解調(diào)ADC 18提供的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)?？稍诮邮掌?0內(nèi)提供音頻或視頻解碼器以解碼所述經(jīng)解調(diào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)音頻揚(yáng)聲器、視覺(jué)顯示器及/或其它用戶界面媒體。所述音頻或視頻解碼器可形成組合式編碼器-解碼器(CODEC)的一部分，且支持對(duì)從另一裝置接收的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行解碼及對(duì)供傳輸至另一裝置的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼兩者。

例如，接收器10可形成經(jīng)配置以支持例如根據(jù)MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.263、ITU-T H.264或其副本、ISO/IEC MPEG-4，第10部分(即高級(jí)視頻譯碼(AVC))的視頻壓縮及解壓縮的裝置的一部分。另外，對(duì)于視頻廣播接收來(lái)說(shuō)，無(wú)線接收器10可用于接收與FLO、DVB-H、ISDB-T或DMB數(shù)字視頻廣播的傳遞相關(guān)聯(lián)的頻帶內(nèi)的RF信號(hào)。例如，DVB-H及FLO廣播可利用大約470MHz至862MHz的寬頻帶。如下文中將描述，LNA 4可經(jīng)配置以支持寬頻帶(例如與DVB-H及FLO相關(guān)聯(lián)的頻帶)范圍內(nèi)的具有阻抗與噪聲匹配的精確頻率選擇性。在某些情況下，接收器10可包含多LNA來(lái)處理更寬總頻帶內(nèi)的子頻帶。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的實(shí)例性LNA 14的方框圖。在圖2的實(shí)例中，LNA 14包含閉環(huán)電路22及開(kāi)環(huán)電路24，所述閉環(huán)電路及所述開(kāi)環(huán)電路共同工作以提供部分反饋LNA。閉環(huán)電路22及開(kāi)環(huán)電路24兩者均經(jīng)由共用輸入接收輸入信號(hào)。提供至所述輸入的信號(hào)可作為RF信號(hào)從天線12(圖1)接收，或可作為RF信號(hào)經(jīng)由其它類(lèi)型的有線或無(wú)線媒體(例如，銅導(dǎo)體、光纖或類(lèi)似媒體)接收。LNA 14可被配置為單端或差動(dòng)放大器，在這種情況下，閉環(huán)電路22及開(kāi)環(huán)電路24可經(jīng)配置以形成單端或差動(dòng)LNA 14。

閉環(huán)電路22可包含閉環(huán)增益放大器26及設(shè)定所述閉環(huán)增益的反饋環(huán)路27。閉環(huán)電路22支持寬帶輸入匹配。例如，閉環(huán)電路22可經(jīng)配置以為輸入信號(hào)提供阻抗匹配并提供低噪聲系數(shù)。開(kāi)環(huán)電路24可包含開(kāi)環(huán)增益放大器28。開(kāi)環(huán)電路24放大所述輸入信號(hào)并向其負(fù)載呈現(xiàn)高輸出阻抗?？稍陂_(kāi)環(huán)電路22內(nèi)提供選擇性濾波器來(lái)濾除在所需頻帶外的頻率。另外，開(kāi)環(huán)電路24可驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器。通過(guò)將所述選擇性濾波器放置在開(kāi)環(huán)電路24內(nèi)，可降低不穩(wěn)定性。另外，通過(guò)經(jīng)由閉環(huán)電路22提供輸入阻抗匹配，可保持低NF。

LNA 14的部分反饋拓樸提供對(duì)共用柵極或完全反饋拓樸的替代。具有共用柵極拓樸的LNA往往產(chǎn)生高NF，且因此通常不適合用于寬帶阻抗匹配。通常，具有反饋拓樸的LNA可提供低NF及可接受的寬帶輸入匹配。然而，具有反饋拓樸的LNA由于所述LNA的輸出與輸入之間的所需反饋環(huán)路往往呈現(xiàn)低輸出阻抗。如果輸出阻抗被降低，那么在所述LNA的負(fù)載下的濾波器選擇性將會(huì)降級(jí)。另外，由于不穩(wěn)定性，具有反饋拓樸的LNA通常無(wú)法支持反饋環(huán)路中的選擇性濾波器。

通過(guò)提供部分反饋拓樸，而非共用柵極或完全反饋拓樸，LNA 14可提供寬帶輸入匹配、低NF及足夠的輸出阻抗。另外，LNA 14可支持將選擇性濾波器并入所述LNA內(nèi)，例如并入開(kāi)環(huán)電路24內(nèi)。特定來(lái)說(shuō)，閉環(huán)電路22可支持具有低NF的寬帶輸入匹配，而開(kāi)環(huán)電路24支持具有高輸出阻抗的信號(hào)放大并允許在不呈現(xiàn)不穩(wěn)定性的條件下并入選擇性濾波器。另外，在高輸出阻抗的情況下，可將可調(diào)諧帶通濾波器放置在開(kāi)環(huán)電路24的負(fù)下處，而不顯著地降級(jí)所述選擇性濾波器的選擇性。

圖3是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路22及開(kāi)環(huán)電路24的單端LNA 14的電路圖。在圖3的實(shí)例中，閉環(huán)電路22包含晶體管M1與M2、電阻器RD1與RF及電容器C。晶體管M1與M2可以是(例如)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。晶體管M1的柵極接收輸入信號(hào)。電容器C的一個(gè)側(cè)可經(jīng)耦合以接收輸入信號(hào)，而電容器C的另一個(gè)側(cè)可串聯(lián)耦合到電阻器RF的第一側(cè)。電阻器RD1的一個(gè)側(cè)可連接到電壓源。電阻器RD1的第二側(cè)可連接到電阻器RF的第二側(cè)。另外，電阻器RD1的第二側(cè)也可耦合到晶體管M2的漏極。晶體管M2的源極可耦合到晶體管M1的漏極。晶體管M1的源極可接地。因此，反饋環(huán)路27可包括電容器C、電阻器RD1與RF及晶體管M2。閉環(huán)增益放大器26可包括電阻器RD1及晶體管M2與M1。

在圖3的實(shí)例中，開(kāi)環(huán)電路24包含晶體管M1與M3及電阻器RD2。因此，在一些實(shí)施方案中，閉環(huán)電路22及開(kāi)環(huán)電路24可共享晶體管M1。閉環(huán)電路22與開(kāi)環(huán)電路24之間所共享的輸入晶體管M1可以是單一晶體管或并聯(lián)的復(fù)數(shù)個(gè)晶體管以實(shí)現(xiàn)所需晶體管特性。晶體管M1的柵極接收輸入信號(hào)。晶體管M1的源極可接地。晶體管M1的漏極可以耦合到晶體管M3的源極，以及晶體管M2的源極。晶體管M3的源極可以耦合電阻器RD2的第一側(cè)。電阻器RD2的第二側(cè)可以耦合到電壓源。LNA14的輸出可以是晶體管M3的源極電壓。晶體管M2與M3的柵極可以耦合到偏壓電路(未顯示)，所述偏壓電路施加偏壓電流以使得晶體管M2與M3保持在有源操作區(qū)域中。通過(guò)調(diào)節(jié)晶體管M2與M3的相對(duì)大小，可調(diào)節(jié)閉環(huán)電路22與開(kāi)環(huán)電路24之間的信號(hào)比來(lái)最優(yōu)化總電路的噪聲系數(shù)、輸入匹配及增益性能。另外，可將不同偏壓施加于晶體管M2與M3來(lái)調(diào)節(jié)閉環(huán)電路22與開(kāi)環(huán)電路24之間的信號(hào)比。

LNA 14的輸出阻抗可接近開(kāi)環(huán)電路24的電阻器RD2的值。LNA 14的輸入阻抗受閉環(huán)電路22的輸入阻抗Rin支配，其可近似為：

Rin＝RF/(1+T),

其中T＝gm*(W1/(W1+W2)*(RD1)，

且其中，g_m是晶體管M1的跨導(dǎo)，W1是晶體管M1的柵極寬度且W2是晶體管M2的柵極寬度。如從上文的輸入阻抗方程式中可見(jiàn)，LNA 14的輸入阻抗不依賴輸入頻率。因此，可使LNA 14的輸入阻抗與寬輸入頻率范圍內(nèi)的輸入信號(hào)的阻抗相匹配。而且，如上文中所述，LNA 14的噪聲可借助閉環(huán)電路22中所提供的部分反饋拓樸而降低。隨著噪聲的降低，噪聲系數(shù)也可降低。然而，反饋拓樸不存在于開(kāi)環(huán)電路24中，此增加LNA 14的輸出阻抗，并允許在不引入不穩(wěn)定性的條件下將選擇性濾波器并入所述開(kāi)環(huán)電路中。

而且，閉環(huán)電路22所呈現(xiàn)的輸入阻抗可不依賴輸入信號(hào)的頻率。如上文所指示，可將閉環(huán)電路22的輸入阻抗建模為閉環(huán)增益放大器26的輸入阻抗除以閉環(huán)放大器26的信號(hào)增益乘以反饋環(huán)路27的信號(hào)增益加一的和。閉環(huán)放大器26及反饋環(huán)路27的增益在LNA 14的不同實(shí)施方案中可能會(huì)變化。可將LNA 14的輸入阻抗建模為與開(kāi)環(huán)22的輸入阻抗并聯(lián)的閉環(huán)電路22的輸入阻抗。然而，開(kāi)環(huán)電路24的輸入阻抗通常將經(jīng)配置以比閉環(huán)電路22的輸入阻抗大得多。因此，LNA 14的輸入阻抗可能不會(huì)受開(kāi)環(huán)電路24的輸入阻抗影響，且LNA 14的輸入阻抗可與閉環(huán)電路22的輸入阻抗近似相同。

閉環(huán)電路22也可為L(zhǎng)NA 4提供低噪聲系數(shù)。如上文中所論述，低噪聲系數(shù)允許放大弱信號(hào)而不會(huì)降級(jí)輸出。放大器內(nèi)的組件由于電流的隨機(jī)波動(dòng)固有地產(chǎn)生噪聲。放大器的輸出信號(hào)因所述放大器放大輸入信號(hào)及所述固有噪聲兩者而降級(jí)。如果噪聲水平高，那么可難于區(qū)分所述放大器的輸出信號(hào)上的經(jīng)放大的信號(hào)與經(jīng)放大的固有噪聲。

為最小化噪聲的影響，放大器可需要高信-噪比。在接收器10中，放大器可接收弱信號(hào)。在放大器接收弱信號(hào)的情況下，必須降低噪聲以獲得高信-噪比。閉環(huán)電路22可使用部分反饋拓樸降低LNA 14的輸入處的固有噪聲，所述部分反饋拓樸包括閉環(huán)增益放大器26及反饋環(huán)路27。LNA 14的輸入處的噪聲可計(jì)算為閉環(huán)增益放大器26的輸入處的噪聲除以閉環(huán)增益26的信號(hào)增益乘以反饋環(huán)路27的信號(hào)增益加一的和。通常，根據(jù)方程式Rin＝RF/(1+T)，閉環(huán)電路22提供輸入電阻阻抗而不降級(jí)NF性能。隨著LNA 14的固有噪聲降低，對(duì)應(yīng)地噪聲系數(shù)可降低。

盡管閉環(huán)電路22可提供阻抗匹配及低噪聲系數(shù)，但是閉環(huán)電路22無(wú)法提供高輸出阻抗。可需要高輸出阻抗來(lái)驅(qū)動(dòng)接收器10內(nèi)的各種組件。因此，高輸出阻抗及信號(hào)放大可通過(guò)LNA 14內(nèi)的開(kāi)環(huán)電路24提供。開(kāi)環(huán)24以所需增益放大所述經(jīng)阻抗匹配的輸入信號(hào)。另外，開(kāi)環(huán)電路24可經(jīng)設(shè)計(jì)以提供高輸出阻抗。在此實(shí)例中，開(kāi)環(huán)電路24的輸出可以是LNA 14的輸出。開(kāi)環(huán)電路24可提供高輸出阻抗，這是因?yàn)殚_(kāi)環(huán)22的輸出可與閉環(huán)電路22電無(wú)關(guān)。因此，閉環(huán)電路22的阻抗不會(huì)顯著影響開(kāi)環(huán)電路24的輸出阻抗，且可將開(kāi)環(huán)電路24的輸出阻抗設(shè)計(jì)為所需值。

圖4是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路及開(kāi)環(huán)電路的差動(dòng)LNA 14S的電路圖。在圖4的實(shí)例中，差動(dòng)LNA 14S包含接收正差動(dòng)輸入信號(hào)的第一LNA 14A及接收負(fù)差動(dòng)輸入信號(hào)的第二LNA 14B。LNA 14A包含以上文關(guān)于圖3所述的方式布置的晶體管M1、M2、M3、電阻器RF1、RD1及電容器C1。LNA 14B的配置與LNA 14A的配置相同，且其包含對(duì)應(yīng)晶體管M4、M5、M6、電阻器RD3與RF1及電容器C2。晶體管M1的柵極可自輸入12接收正輸入信號(hào)。所述正輸入也可連接到電容器C1。類(lèi)似地，所述負(fù)輸入耦合到晶體管M4的柵極以及到容器C2。LNA 14A與14B經(jīng)組合以跨越正輸入端及負(fù)輸入端接受差動(dòng)輸入信號(hào)，并跨越正輸出端及負(fù)輸出端產(chǎn)生組合差動(dòng)輸出信號(hào)。晶體管M2、M3、M5與M6的柵極可以耦合到相應(yīng)偏壓電路(未顯示)，所述相應(yīng)偏壓電路施加偏壓電流以使得所述晶體管保持在有源操作區(qū)域中。

圖5是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路22及具有選擇性濾波器30的開(kāi)環(huán)電路24的單端LNA 14T的電路圖。圖5的LNA 14T大致上對(duì)應(yīng)于圖2的LNA 14，但圖5的LNA 14T進(jìn)一步包含選擇性濾波器30。如圖5中所示，選擇性濾波器30可駐存于開(kāi)環(huán)電路24中晶體管M1的漏極與晶體管M3的源極之間。在一些實(shí)施方案中，開(kāi)環(huán)電路24的輸出可驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器(如下文中將描述)或其它負(fù)載。晶體管M2與M3的柵極可以耦合到偏壓電路(未顯示)，所述偏壓電路施加偏壓電流以使得晶體管M2與M3保持在有源操作區(qū)域中。

作為一實(shí)例，DVB-H或FLO裝置可在大約470兆赫茲與862兆赫茲的寬頻帶內(nèi)操作。然而，所述裝置可實(shí)施在DVB-H或FLO頻帶外的頻率范圍中操作的其它功能，或可暴露于那些頻帶外的頻率范圍。例如，在GSM 1800系統(tǒng)中，輸入12可接收從1.710千兆赫茲至1.785千兆赫茲范圍的頻率。在UMTS系統(tǒng)中，輸入12可接收從1.92千兆赫茲至1.98千兆赫茲范圍的頻率。在無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)中，輸入12可接收從2.4千兆赫茲至2.48千兆赫茲范圍的頻率。

具有在所關(guān)注頻帶外的頻率的信號(hào)的傳播可對(duì)LNA 14T及接收鏈中的其它組件(例如，下變頻混頻器16、ADC 18及調(diào)制解調(diào)器20)造成不利影響。例如，如果所關(guān)注頻帶外的頻率未被濾除，那么接收器10中的下變頻混頻器16可將所述頻率混成基帶，從而可能產(chǎn)生錯(cuò)誤。特定來(lái)說(shuō)，在基帶中，所關(guān)注頻帶內(nèi)的頻率可能與所關(guān)注頻帶外的頻率重疊。出于此原因，可期望提供選擇性濾波器30以拒絕具有在所關(guān)注頻帶外的頻率的信號(hào)。選擇性濾波器30可用作帶阻濾波器，所述帶阻濾波器向具有所需頻帶的信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗并向在所關(guān)注頻帶外的信號(hào)(例如，干擾信號(hào))呈現(xiàn)高阻抗?？稍诓划a(chǎn)生不穩(wěn)定性的條件下將選擇性濾波器30并入開(kāi)環(huán)電路24中。

選擇性濾波器30拒絕頻帶外信號(hào)，且可配置為單端或差動(dòng)濾波器，其配置與LNA 14的配置一致。在一些情形中，選擇性濾波器30可包括陷波濾波器。陷波濾波器可衰減處于特定頻率的信號(hào)的功率。作為一個(gè)實(shí)例，所述陷波濾波器可經(jīng)設(shè)計(jì)以顯著地衰減處于1.8千兆赫茲與2.4千兆赫茲的信號(hào)，而使所關(guān)注頻帶內(nèi)的信號(hào)(例如，470兆赫茲及862兆赫茲)通過(guò)。當(dāng)然，衰減量及所衰減的頻率可依據(jù)設(shè)計(jì)考慮而變化。除陷波濾波器之外，選擇性濾波器24還可包含其它濾波器，例如低通濾波器。

圖6是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路及具有選擇性濾波器的開(kāi)環(huán)電路的差動(dòng)LNA 14U的電路圖。在圖6的實(shí)例中，LNA 14U包含接收正差動(dòng)輸入信號(hào)的第一LNA 14A及接收負(fù)差動(dòng)輸入信號(hào)的第二LNA 14B。LNA 14A包含以上文關(guān)于圖3所述的方式所布置的晶體管M1、M2、M3、電阻器RF1、RD1及電容器C1。LNA 14B的配置與LNA 14A的配置相同，且其包含對(duì)應(yīng)晶體管M4、M5、M6、電阻器RD3與RF1及電容器C2。晶體管M2、M3與M5、M6的柵極可以耦合到相應(yīng)偏壓電路(未顯示)，所述相應(yīng)偏壓電路施加偏壓電流以使得所述晶體管保持在有源操作區(qū)域中。

每一LNA 14A、14B分別包含選擇性濾波器30A、30B，或所共享的選擇性濾波器的一部分?？蓪⒚恳贿x擇性濾波器30A、30B布置在相應(yīng)LNA 14A、LMA 14B的開(kāi)環(huán)電路24中。LNA 14A與14B經(jīng)組合以跨越正輸入端及負(fù)輸入端接受差動(dòng)輸入信號(hào)，在開(kāi)環(huán)電路24中(例如)經(jīng)由陷波濾波器應(yīng)用選擇性頻率濾波，并跨越正輸出端及負(fù)輸出端產(chǎn)生組合的差動(dòng)輸出信號(hào)。在一些實(shí)施方案中可提供電流源32，并在LNA 14A與LNA 14B之間共享所述電流源。電流源32允許所述電路完全以差動(dòng)方式操作。然而，電流源32是任選的。如圖6中所示，電流源32在晶體管M1與M4的漏極與地面之間延伸。

圖7是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路22及驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34的開(kāi)環(huán)電路24的單端LNA 14V的電路圖。在圖7的實(shí)例中，LNA 14V大體上對(duì)應(yīng)于圖3的LNA 14，但LNA 14V包含可調(diào)諧帶通濾波器34作為輸出負(fù)載。另外，如圖7中所示，LNA 14可省略電阻器RD2。可調(diào)諧帶通濾波器34耦合于開(kāi)環(huán)電路24中的晶體管M3的漏極與電源之間，且其可以是單端或差動(dòng)濾波器，與LNA 14的特定實(shí)施方案一致。而且，晶體管M2與M3的柵極可耦合到偏壓電路(未顯示)，所述偏壓電路施加偏壓電流以使得晶體管M2與M3保持在有源操作區(qū)域中。

作為一實(shí)例，可調(diào)諧帶通濾波器34可經(jīng)配置以支持頻帶選擇及干擾拒絕。以這樣方式，可調(diào)諧帶通濾波器34可允許調(diào)諧至所需頻帶，并補(bǔ)充選擇性濾波器30所提供的干擾拒絕。另外，在差動(dòng)實(shí)施方案中，可調(diào)諧帶通濾波器34可提供單到差動(dòng)轉(zhuǎn)換，此對(duì)于某些LNA可能是需要的。

可調(diào)諧帶通濾波器34可呈現(xiàn)高阻抗負(fù)載，且因此需要高阻抗輸出。開(kāi)環(huán)電路24可提供所需輸出阻抗來(lái)驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34。另外，開(kāi)環(huán)電路24可容納選擇性濾波器30，如先前所描述。然而，與此同時(shí)，閉環(huán)電路22提供所需輸入阻抗及噪聲匹配。

圖8是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路22及驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34的開(kāi)環(huán)電路24的差動(dòng)LNA 14W的電路圖。在圖8的實(shí)例中，第一LNA 14A接收正差動(dòng)輸入信號(hào)，且第二LNA 14B接收負(fù)差動(dòng)輸入信號(hào)。LNA 14A包含以上文關(guān)于圖3所述的方式所布置的晶體管M1、M2、M3、電阻器RF1、RD1及電容器C1。LNA 14B的配置與LNA 14A的配置相同，且其包含對(duì)應(yīng)晶體管M4、M5、M6、電阻器RD3與RF2及電容器C2。如在先前實(shí)例中，晶體管M2、M3與M5、M6的柵極可耦合到相應(yīng)的偏壓電路(未顯示)，所述相應(yīng)的偏壓電路施加偏壓電流以使得所述晶體管保持在有源操作區(qū)域中。

每一LNA 14A、14B分別驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34A、34B，或所共享的可調(diào)諧帶通濾波器的一部分。每一帶通濾波器34A、34B可布置為相應(yīng)LNA 14A、LNA 14B的開(kāi)環(huán)電路24的負(fù)載。LNA 14A與14B經(jīng)組合以跨越正輸入端及負(fù)輸入端接受差動(dòng)輸入信號(hào)，驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34A、34B并跨越由可調(diào)諧帶通濾波器所呈現(xiàn)的正輸出端及負(fù)輸出端產(chǎn)生組合的差動(dòng)輸出信號(hào)。圖8中還顯示從耦合晶體管M1與M4的源極的共用節(jié)點(diǎn)延伸至地面的任選電流源32。

圖9是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路22及開(kāi)環(huán)電路24的單端LNA 14X的電路圖，其中開(kāi)環(huán)電路24包含選擇性濾波器30并驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34。于圖9的實(shí)例中，LNA 14X大體上與圖3的LNA 14相符，但LNA 14X包含開(kāi)環(huán)電路24中的選擇性濾波器30并驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34。在此情況下，選擇性濾波器30提供對(duì)處于所關(guān)注頻帶外的頻率的干擾信號(hào)的拒絕，且可調(diào)諧帶通濾波器34提供額外干擾拒絕及選擇性地調(diào)諧至通過(guò)LNA 14X的寬帶內(nèi)的特定頻率子帶的能力。同樣，閉環(huán)電路22提供所需輸入阻抗及噪聲匹配，而開(kāi)環(huán)電路24放大所述輸入信號(hào)，產(chǎn)生所需輸出阻抗來(lái)驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34，并支持將選擇性濾波器30并入LNA 14X內(nèi)。晶體管M2與M3的柵極可以耦合到偏壓電路(未顯示)，所述偏壓電路施加偏壓電流以使得晶體管M2與M3保持在有源操作區(qū)域中。

圖10是圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路22及開(kāi)環(huán)電路24的差動(dòng)LNA 14Y的電路圖，所述開(kāi)環(huán)電路具有選擇性濾波器30A、30B并驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34A、34B。在圖10的實(shí)例中，第一LNA 14A接收正差動(dòng)輸入信號(hào)，且第二LNA 14B接收負(fù)差動(dòng)輸入信號(hào)。LNA 14A包含以上文關(guān)于圖3所述的方式所布置的晶體管M1、M2、M3、電阻器RF1、RD1及電容器C1。LNA 14B的配置與LNA 14A的配置相同，且其包含對(duì)應(yīng)晶體管M4、M5、M6、電阻器RD3與RF1及電容器C2。如先前實(shí)例中，晶體管M2、M3與M5、M6的柵極可以耦合到相應(yīng)的偏壓電路(未顯示)，所述相應(yīng)的偏壓電路施加偏壓電流以使得所述晶體管保持在有源操作區(qū)域中。

每一LNA 14A、14B分別包含位于晶體管M1與晶體管M3之間及位于晶體管M4與晶體管M6之間的選擇性濾波器30A、30B。另外，每一LNA 14A、14B驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的可調(diào)諧帶通濾波器34A、34B，或所共享的可調(diào)諧帶通濾波器的一部分。LNA 14A與14B經(jīng)組合以跨越正輸入端及負(fù)輸入端接受差動(dòng)輸入信號(hào)，驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34A、34B并跨越由可調(diào)諧帶通濾波器所呈現(xiàn)的正輸出端及負(fù)輸出端產(chǎn)生組合的差動(dòng)輸出信號(hào)。圖8中還顯示從耦合晶體管M1與M4的源極的共用節(jié)點(diǎn)延伸至地面的任選電流源32。

圖11是更詳細(xì)地圖示說(shuō)明包含閉環(huán)電路22及開(kāi)環(huán)電路24的差動(dòng)LNA 14Z的另一電路圖，其中所述開(kāi)環(huán)電路24包含選擇性濾波器30并驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧帶通濾波器34。在圖11的實(shí)例中，LNA 14A包含晶體管M1、M2與M3、電阻器RF與RD1、及電容器C1。LNA 14B包含晶體管M4、M5與M6、電阻器RF2與RD3、及電容器C2。選擇性濾波器24的一側(cè)耦合到晶體管M1的漏極及晶體管M2的源極。選擇性濾波器24的另一側(cè)耦合到晶體管M4的漏極及晶體管M5的源極。

選擇性濾波器24可包括兩個(gè)晶體管M7與M8及兩個(gè)LC儲(chǔ)能電路，所述兩個(gè)LC儲(chǔ)能電路包括感應(yīng)器線圈L3-L6及電容器C5-C16。感應(yīng)器L3與C5可彼此并聯(lián)連接。L3與C5的并聯(lián)組合的第一側(cè)經(jīng)由電容器C6共同接地并耦合到晶體管M3的漏極。L3與C5的并聯(lián)組合的第二側(cè)經(jīng)由電容器C8共同接地并耦合到晶體管M7的源極。感應(yīng)器L4及電容器C10類(lèi)似地并聯(lián)耦合。L4與C10的并聯(lián)組合的第一側(cè)經(jīng)由電容器C7共同接地并耦合到晶體管M6的漏極。L4與C10的第二側(cè)經(jīng)由電容器C9共通接地并耦合到晶體管M8的源極，可串聯(lián)連接到電容器C7，到電壓源的第二側(cè)。所述并聯(lián)組合的第二側(cè)可串聯(lián)連接到電容器C9，到電壓源的第二側(cè)。

感應(yīng)器L5及電容器C11彼此并聯(lián)耦合。L5與C11的并聯(lián)組合的第一側(cè)可經(jīng)由電容器C12共同接地并耦合到晶體管M7的漏極。L5與C11的并聯(lián)組合的第二側(cè)經(jīng)由電容器C14共同接地并耦合到晶體管M1的源極及晶體管M2的漏極。感應(yīng)器L6及電容器C16可彼此并聯(lián)連接。L6及C16的并聯(lián)組合的第一側(cè)經(jīng)由電容器C13共同接地并耦合到晶體管M8的漏極。L6及C16的并聯(lián)組合的第二側(cè)經(jīng)由電容器C15共同接地并耦合到晶體管M4的源極及晶體管M5的漏極。

可調(diào)諧帶通濾波器34可包括兩個(gè)感應(yīng)器L1與L2、兩個(gè)可變電容器C3與C4及兩個(gè)晶體管M3與M6?？勺冸娙萜鰿3、C4可以由切換的電容器網(wǎng)絡(luò)形成，所述切換的電容器網(wǎng)絡(luò)可經(jīng)選擇性地切換以將可調(diào)諧帶通濾波器34調(diào)諧至所需頻帶。感應(yīng)器L1及可變電容器C3并聯(lián)連接。類(lèi)似地，感應(yīng)器L2及可變電容器C4并聯(lián)連接。L1與C3的并聯(lián)組合可電磁耦合到L2與C4的并聯(lián)組合。感應(yīng)器L2的中心抽頭可連接到電壓源。L2與C4的并聯(lián)組合的第一側(cè)可連接到晶體管M3的漏極。L2與C4的并聯(lián)組合的第二側(cè)可連接到晶體管M6的漏極。晶體管M3的源極可連接到選擇性濾波器30的感應(yīng)器L3與電容器C5的并聯(lián)組合的第一側(cè)。晶體管M6的源極可連接到選擇性濾波器30的感應(yīng)器L4與電容器C10的并聯(lián)組合的第一側(cè)。

有效地，選擇性濾波器30形成雙共陰共柵與橢圓帶阻濾波器。一般而言，晶體管M7與M8的漏極節(jié)點(diǎn)處的頻帶內(nèi)信號(hào)經(jīng)歷低阻抗，而所關(guān)注頻帶外的干擾信號(hào)經(jīng)歷高阻抗。而且，從晶體管M7與M8的漏極流動(dòng)穿過(guò)電容器C12與C13的頻帶內(nèi)信號(hào)經(jīng)歷高阻抗，而干擾信號(hào)經(jīng)歷低阻抗且經(jīng)分流以接地。因此，在選擇性濾波器30中，所關(guān)注頻帶內(nèi)的信號(hào)被放大，而干擾信號(hào)被拒絕。對(duì)于高度拒絕而言，濾波器的高Q可是重要的。另外，感應(yīng)器L5與L6之間及感應(yīng)器L3與L4之間的低k(耦合系數(shù))，以及感應(yīng)器L5、L6與感應(yīng)器L3、L4之間的大致對(duì)稱可是重要的。

可如下提供用于圖11的實(shí)例性實(shí)施方案的實(shí)例性電路組件值：

晶體管M1：975微米/0.18微米(柵極寬度/柵極長(zhǎng)度)

晶體管M2：132微米/0.18微米

晶體管M7：810微米/0.18微米

電阻器RF1：2.7千歐姆

電阻器RD1：1千歐姆

電容器C1：2.5皮法

感應(yīng)器L5：3毫微亨

電容器C11：3皮法

電容器C14：3皮法

電容器C12：8皮法

感應(yīng)器L3：9毫微亨

電容器C5：1皮法

電容器C8：2皮法

電容器C6：2皮法

晶體管M3：360微米/0.2微米

感應(yīng)器L1：11毫微亨

感應(yīng)器L2：11毫微亨

電容器C3：可自230fF調(diào)諧至3.5皮法

可為另一半電路上的組件提供相同組件值，所述另一半電路實(shí)質(zhì)上是上文所述一半電路的鏡像。上述電路組件值是用于實(shí)例及圖示說(shuō)明的目的，而不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明中所述的各種實(shí)例的限制。

已揭示各種實(shí)例。本發(fā)明中所述的各種晶體管、電阻器、電容器與感應(yīng)器及其它組件可通過(guò)各種適合技術(shù)及制造技術(shù)中的任一者來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，此類(lèi)組件可形成于一個(gè)或一個(gè)以上集成電路裝置內(nèi)、由集成電路組件及離散組件的組合形成、或完全由離散組件形成。晶體管可以是FET或其它類(lèi)型的晶體管。適當(dāng)?shù)慕M件值、物理性質(zhì)及特性可根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇，包含LNA的所需頻率響應(yīng)、增益及選擇性。另外，出于集成電路制造的目的，可使用各種蝕刻技術(shù)及技藝中的任一者。這些及其它實(shí)例均在以上權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。