一种采用噪声消除技术的增益可调低噪声放大器

摘要

本发明提供了一种采用噪声消除技术的增益可调低噪声放大器，包括，电源，接地端，信号源，与信号源连接的等效输出阻抗，其特征在于，包括：噪声消除支路，与所述信号源连接，其中，所述噪声消除支路主要由NMOS共栅管MN1、MN2，上拉电阻RL，PMOS共源管MP1构成；复数个可选择开启的信号放大支路，分别与所述噪声消除支路连接，其中，所述信号放大支路主要由NMOS共源管MNS，PMOS共源管MPS，NMOS共栅管MNC，PMOS共栅管MPC构成。其技术方案的有益效果在于，通过加入噪声消除技术，使得同样的功耗下能做到更低的噪声系数，从而节省功耗。使得不同增益下前端的输入阻抗基本不变，从而匹配不变，使得不同芯片的一致性有所提高。

说明书

技术领域

本发明涉及射频收发机技术领域，尤其涉及一种低功耗无线遥控调光系统及无线遥控器。

背景技术

现有的低噪声放大器，一般采用通过改变不同的输入单元数量来改变增益的形式实现增益可调，但是这样会影响前端匹配，导致增益受寄生和前端匹配器件特性影响，一致性较差。为了提高接收链路的灵敏度，前端低噪声放大器需要很低的噪声系数，这样就需要通常需要较大的功耗来实现。

发明内容

针对现有的噪声放大器存在的上述问题。现提供一种低功耗的，在不同增益下前端的输入阻抗基本不变，从而匹配不变，使得不同芯片的一致性有提高的增益可调低噪声放大器。

具体包括以下：

一种采用噪声消除技术的增益可调低噪声放大器，包括，电源，接地端，信号源，与信号源连接的等效输出阻抗，其中，包括：

噪声消除支路，与所述信号源连接，其中，所述噪声消除支路主要由NMOS共栅管MN1、MN2，上拉电阻RL，PMOS共源管MP1构成；

复数个可选择开启的信号放大支路，分别与所述噪声消除支路连接，其中，所述信号放大支路主要由NMOS共源管MNS，PMOS共源管MPS，NMOS共栅管MNC，PMOS共栅管MPC构成。

优选的，复数个所述信号放大支路根据增益不同选择开启相应数量的所述信号放大支路。

优选的，所述低噪声放大器的输入阻抗满足以下公式：

Rin≈1/gm

其中，Rin为输入电阻；gm

输入阻抗不随增益变化。

优选的，所述低噪声放大器的输出阻抗如下式所示：

即，输出电阻与电流I成反比；

其中，Rout为输出电阻；

ro

ro

ro

ro

gm

gm

I为流过各MOS管的电流。

优选的，所述低噪声放大器输出主极点如下式所示：

其中，Cout为输出节点的等效输出电容，几乎不随电流变化。

Rout为放大器等效输出阻抗

ro

ro

ro

ro

gm

gm

因此带宽与电流成正比；

进一步的，由于系统函数

其中，Av为放大器增益，ω

因此在频率远高于主极点的位置，增益与主极点成正比，即增益在高频处与电流成正比。

优选的，所述低噪声放大器的输入阻抗匹配满足下式:

Rin≈1/gm

其中，gm

优选的，所述信号放大支路的噪声电流折算到输出，如下式所示：

其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，γ为与晶体管偏置状态有关的系数，gm

优选的，所述噪声消除支路的MN1贡献的噪声折算到输出，如下式所示：

其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，γ为与晶体管偏置状态有关的系数，方便计算噪声，gm

噪声消除支路上拉电阻RL贡献的噪声折算到输出，如下式所示：

其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，gm

优选的，所述噪声消除支路的放大增益如下式所示：

其中，Rs为信号源端等效输入电阻，Rout为放大器等效输出电阻，gm

优选的，所述低噪声放大器的总体的噪声系数计算如下式所示：

其中，其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，γ为与晶体管偏置状态有关的系数，gm

上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过加入噪声消除技术，使得同样的功耗下能做到更低的噪声系数，从而节省功耗。使得不同增益下前端的输入阻抗基本不变，从而匹配不变，使得不同芯片的一致性有所提高。

附图说明

图1是本发明中的一种采用噪声消除技术的增益可调低噪声放大器的实施例的结构示意图；

图2是本发明中的一种采用噪声消除技术的增益可调低噪声放大器的另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

具体包括以下内容：

如图1所示，一种采用噪声消除技术的增益可调低噪声放大器的实施例，包括，电源，接地端，信号源，与信号源连接的等效输出阻抗，其中，包括：

噪声消除支路，与信号源连接，其中，噪声消除支路主要由NMOS共栅管MN1、MN2，上拉电阻RL，PMOS共源管MP1构成；

复数个可选择开启的信号放大支路，分别与噪声消除支路连接，其中，信号放大支路主要由NMOS共源管MNS，PMOS共源管MPS，NMOS共栅管MNC，PMOS共栅管MPC构成。

上述技术方案中，通过加入噪声消除技术，使得同样的功耗下能做到更低的噪声系数，从而节省功耗。。

在一种较优的实施方式中，复数个信号放大支路根据增益不同选择开启相应数量的信号放大支路。

上述技术方案中，根据需要的增益不同选择开启多少支路。第1条信号放大支路由NMOS共源管MNS1，PMOS共源管MPS1，NMOS共栅管MNC1，PMOS共栅管MPC1构成。第2条支路由NMOS共源管MNS2，PMOS共源管MPS2，NMOS共栅管MNC2，PMOS共栅管MPC2构成。依次类推，第i条支路由NMOS共源管MNSi，PMOS共源管MPSi，NMOS共栅管MNCi，PMOS共栅管MPCi构成。

在一种较优的实施方式中，低噪声放大器的输入阻抗满足以下公式：

Rin≈1/gm

其中，Rin为输入电阻；gm

输入阻抗不随增益变化。

在一种较优的实施方式中，低噪声放大器的输出阻抗如下式所示：

即，输出电阻与电流I成反比；

其中，Rout为输出电阻；

ro

ro

ro

ro

gm

gm

I为流过各MOS管的电流。

在一种较优的实施方式中，低噪声放大器输出主极点如下式所示：

其中，Cout为输出节点的等效输出电容，几乎不随电流变化。

Rout为放大器等效输出阻抗

ro

ro

ro

ro

gm

gm

因此带宽与电流成正比；

进一步的，由于系统函数

其中，Av为放大器增益，ω

因此在频率远高于主极点的位置，增益与主极点成正比，即增益在高频处与电流成正比。

在一种较优的实施方式中，如图2所示，增益最大支路如下，其中，其中，VDD为电源，GND为地，Vs为信号源，Rs为信号源等效输出阻抗，RL为支路上拉电阻，C为输入耦合电容，MNS1为输入共源NMOS管，MPS1为输入共源PMOS管，MNC1为MNS1的共栅NMOS管，MPC1为MPS1的共栅PMOS管，MN1、MN2为噪声消除支路的共栅管，MP1为噪声消除支路的PMOS放大管。图中各管子的偏置电路省略。

低噪声放大器的输入阻抗匹配满足下式:

Rin≈1/gm

其中，gm

在一种较优的实施方式中，信号放大支路的噪声电流折算到输出，如下式所示：

其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，γ为与晶体管偏置状态有关的系数，gm

在一种较优的实施方式中，噪声消除支路的MN1贡献的噪声折算到输出，如下式所示：

其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，γ为与晶体管偏置状态有关的系数，方便计算噪声，gm

噪声消除支路上拉电阻RL贡献的噪声折算到输出，如下式所示：

其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，gm

在一种较优的实施方式中，噪声消除支路的放大增益如下式所示：

其中，Rs为信号源端等效输入电阻，Rout为放大器等效输出电阻，gm

在一种较优的实施方式中，低噪声放大器的总体的噪声系数计算如下式所示：

其中，其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，γ为与晶体管偏置状态有关的系数，gm

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。