(57)【要約】【課題】高い線型性を有する低雜音増幅器が提供される。【解決手段】本発明の一実施形態による低雜音増幅器は、信号を受信して増幅させる入力側トランジスターと、前記入力側トランジスターによって増幅された信号を増幅させる出力側トランジスターと、前記入力側トランジスターによって増幅された信号を反転させて、前記出力側トランジスターのゲートに印加する反転部と、を包含することができる。【選択図】図２
2014212520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を受信して増幅させる入力側トランジスターと、
前記入力側トランジスターによって増幅された信号を増幅させる出力側トランジスターと、
前記入力側トランジスターによって増幅された信号を反転させて、前記出力側トランジスターのゲートに印加する反転部と、
を含む低雜音増幅器。
【請求項２】
前記入力側トランジスターと前記出力側トランジスターとはカスコード（ｃａｓｃｏｄｅ）構造に連結された請求項１に記載の低雜音増幅器。
【請求項３】
前記入力側トランジスターと前記出力側トランジスターとはフォールドされたカスコード（ｆｏｌｄｅｄ  ｃａｓｃｏｄｅ）構造に連結された請求項２に記載の低雜音増幅器。
【請求項４】
前記反転部は、
前記入力側トランジスターによって増幅された信号がゲートに入力され、反転増幅させて、ドレーンに出力する反転増幅トランジスターを含む請求項１に記載の低雜音増幅器。
【請求項５】
前記反転増幅トランジスターは、
ゲートがキャパシターを通じて前記入力側トランジスターの出力端に連結され、
ドレーンが前記出力側トランジスターのゲートに連結される請求項４に記載の低雜音増幅器。
【請求項６】
前記入力側トランジスターは、差動入力信号を受信して増幅させる第１及び第２トランジスターを含み、
前記出力側トランジスターは、前記第１及び第２トランジスターによって増幅された信号を増幅させる第３及び第４トランジスターを含む請求項１に記載の低雜音増幅器。
【請求項７】
前記反転部は、
前記第１及び第２トランジスターによって増幅された信号を反転増幅させて、前記第３及び第４トランジスターのゲートに印加する第５及び第６トランジスターを含む請求項６に記載の低雜音増幅器。
【請求項８】
前記第５及び第６トランジスターは、共通ソース増幅器（ｃｏｍｍｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）を構成する請求項７に記載の低雜音増幅器。
【請求項９】
前記反転部は、
前記第３トランジスターと前記第４トランジスターとをクロス−カップル（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｕｐｌｅ）構造に連結する出力側クロス−カップル部を含む請求項６に記載の低雜音増幅器。
【請求項１０】
前記出力側クロス−カップル部は、
前記第１トランジスターによって増幅された信号を前記第４トランジスターのゲートに印加し、
前記第２トランジスターによって増幅された信号を前記第３トランジスターのゲートに印加する請求項９に記載の低雜音増幅器。
【請求項１１】
前記出力側クロス−カップル部は、
前記第１トランジスターの出力端をキャパシターを通じて前記第４トランジスターのゲートに連結し、
前記第２トランジスターの出力端をキャパシターを通じて前記第３トランジスターのゲートに連結する請求項９に記載の低雜音増幅器。
【請求項１２】
前記第１トランジスターと前記第２トランジスターとをクロス−カップル構造に連結する入力側クロス−カップル部をさらに含む請求項６に記載の低雜音増幅器。
【請求項１３】
前記入力側クロス−カップル部は、
前記第１トランジスターに入力される信号を前記第２トランジスターのゲートに印加し、
前記第２トランジスターに入力される信号を前記第１トランジスターのゲートに印加する請求項１２に記載の低雜音増幅器。
【請求項１４】
前記入力側クロス−カップル部は、
前記第１トランジスターの入力端をキャパシターを通じて前記第２トランジスターのゲートに連結し、
前記第２トランジスターの入力端をキャパシターを通じて前記第１トランジスターのゲートに連結する請求項１２に記載の低雜音増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低雜音増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
低雜音増幅器は雑音を抑制させながら、信号を増幅させる回路である。前記低雜音増幅器は受信機でアンテナが受信した信号を歪曲無しで増幅させて受信機全体の雑音指数を低くするために使用され得る。
このように、歪曲無しで信号を増幅させるためには低雜音増幅器の高い線型性が要求される。しかし、回路の集積化のためにトランジスターのサイズが微細化され、それによってトランジスターの電源電圧の大きさが減少している。その結果、低雜音増幅器の非線形性に影響を及ぶ３次ドレーンコンダクタンスｇｄ３が増加して従来の低雜音増幅器としては高い線型性を維持する難い問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２００８−００２５９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、高い線型性を有する低雜音増幅器を提供することを目的とする。
本発明の実施形態は、低い電源電圧であっても高い線型性を有する低雜音増幅器を提供することを目的とする。
本発明の実施形態は、消費電力が低く、高い線型性を有する低雜音増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態による低雜音増幅器は、信号を受信して増幅させる入力側トランジスターと、前記入力側トランジスターによって増幅された信号を増幅させる出力側トランジスターと、前記入力側トランジスターによって増幅された信号を反転させ，前記出力側トランジスターのゲートに印加する反転部と、を包含することができる。
前記入力側トランジスターと前記出力側トランジスターとはカスコード（ｃａｓｃｏｄｅ）構造に連結され得る。
【０００６】
前記入力側トランジスターと前記出力側トランジスターとはフォールドされたカスコード（ｆｏｌｄｅｄ  ｃａｓｃｏｄｅ）構造に連結され得る。
【０００７】
前記反転部は、前記入力側トランジスターによって増幅された信号をゲートに入力され、反転増幅させて、ドレーンに出力する反転増幅トランジスターを包含することができる。
【０００８】
前記反転増幅トランジスターは、ゲートがキャパシターを通じて前記入力側トランジスターの出力端に連結され、ドレーンが前記出力側トランジスターのゲートに連結され得る。
【０００９】
前記入力側トランジスターは、差動入力信号を受信して増幅させる第１及び第２トランジスターを含み、前記出力側トランジスターは、前記第１及び第２トランジスターによって増幅された信号を増幅させる第３及び第４トランジスターを包含することができる。
【００１０】
前記反転部は、前記第１及び第２トランジスターによって増幅された信号を反転増幅させて、前記第３及び第４トランジスターのゲートに印加する第５及び第６トランジスターを包含することができる。
【００１１】
前記第５及び第６トランジスターは、共通ソース増幅器（ｃｏｍｍｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）を構成することができる。
【００１２】
前記反転部は、前記第３トランジスターと前記第４トランジスターとをクロス−カップル（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｕｐｌｅ）構造に連結する出力側クロス−カップル部を包含することができる。
【００１３】
前記出力側クロス−カップル部は、前記第１トランジスターによって増幅された信号を前記第４トランジスターのゲートに印加し、前記第２トランジスターによって増幅された信号を前記第３トランジスターのゲートに印加することができる。
【００１４】
前記出力側クロス−カップル部は、前記第１トランジスターの出力端をキャパシターを通じて前記第４トランジスターのゲートに連結し、前記第２トランジスターの出力端をキャパシターを通じて前記第３トランジスターのゲートに連結することができる。
【００１５】
前記低雜音増幅器は、前記第１トランジスターと前記第２トランジスターとをクロス−カップル構造に連結する入力側クロス−カップル部をさらに包含することができる。
【００１６】
前記入力側クロス−カップル部は、前記第１トランジスターに入力される信号を前記第２トランジスターのゲートに印加し、前記第２トランジスターに入力される信号を前記第１トランジスターのゲートに印加することができる。
【００１７】
前記入力側クロス−カップル部は、前記第１トランジスターの入力端をキャパシターを通じて前記第２トランジスターのゲートに連結し、前記第２トランジスターの入力端をキャパシターを通じて前記第１トランジスターのゲートに連結することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施形態によれば、低雜音増幅器の線型性を向上させることができる。
本発明の実施形態によれば、低雜音増幅器が低い電源電圧によって駆動しても高い線型性を維持することができる。
本発明の実施形態によれば、低雜音増幅器の消費電力を最少化しながら、高い線型性を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】トランジスターのドレーン−ソース電圧ＶＤＳと３次ドレーンコンダクタンスｇｄ３との間の関係を示すグラフである。
【図２】本発明の実施形態による低雜音増幅器の回路図である。
【図３】本発明の一実施形態による低雜音増幅器の回路図である。
【図４】本発明の他の実施形態による低雜音増幅器の回路図である。
【図５】本発明のその他の実施形態による低雜音増幅器の回路図である。
【図６】本発明の他の実施形態による低雜音増幅器の回路図である。
【図７】本発明のその他の実施形態による低雜音増幅器の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の他の長所及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すれば、明確になる。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されることではなく、互に異なる多様な形態に具現でき、単なる本実施形態は本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されることであり、本発明は請求項の範疇によって定義されるだけである。
【００２１】
もし、定義されなかったとしも、ここで使用されるすべての用語（技術或いは科学用語を包含）はこの発明が属する従来技術で普遍的な技術によって一般的に収容されることと同一の意味を有する。一般的な辞書によって定義された用語は関連された技術及び／或いは本出願の本文に意味することと同一な意味を有することと解釈され得り、そしてここで明確に定義された表現ではなくても概念化されるか、或いは過度に形式的に解釈されないべきである。
【００２２】
本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためのことであり、本発明を制限しようとすることではない。本明細書で単数形は文句で特別に言及しない限り、複数形も含む。明細書で使用される‘含む’及び／又はこの動詞の多様な活用形、例えば‘包含’‘包含する’、‘含み’、‘包含し’等は言及された造成、成分、構成要素、段階、動作及び／又は素子は１つ以上の他の造成、成分、構成要素、段階、動作及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。本明細書で‘及び／又は’という用語は羅列された構成の各々又はこれらの多様な組合を示す。
【００２３】
以下、本明細書に添付された図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１はトランジスターのドレーン−ソース電圧ＶＤＳと３次ドレーンコンダクタンスｇｄ３との間の関係を示すグラフである。
【００２４】
図１に示したように、トランジスターに印加されるドレーン−ソース電圧ＶＤＳが減少すれば、トランジスターの３次ドレーンコンダクタンスｇｄ３が増加するようになる。例えば、ドレーン−ソース電圧ＶＤＳが１．２Ｖから０．６Ｖに減少すれば、３次ドレーンコンダクタンスｇｄ３は約１０倍増加するようになる。
【００２５】
３次ドレーンコンダクタンスｇｄ３はトランジスターの非線形性に影響を与える要因として、前記３次ドレーンコンダクタンスｇｄ３が高くなるほど、トランジスターの非線形性は増加するようになる。したがって、トランジスターに供給される電源電圧が低くなるほど、前記トランジスターの非線形性が増加するようになって、トランジスターを使用する回路から望む性能を得るのが難しくなる。
【００２６】
図２は本発明の実施形態による低雜音増幅器の回路図である。
図２に示したように、本発明の実施形態による低雜音増幅器１００は入力側トランジスターＮ、出力側トランジスターＰ、及び反転部１１０を包含することができる。
前記入力側トランジスターＮは信号を受信して増幅させることができる。前記出力側トランジスターＰは前記入力側トランジスターＮによって増幅された信号を増幅させることができる。前記反転部１１０は前記入力側トランジスターＮによって増幅された信号を反転させ，前記出力側トランジスターＰのゲートに印加することができる。
【００２７】
一実施形態によれば、前記入力側トランジスターＮと前記出力側トランジスターＰとはカスコード（ｃａｓｃｏｄｅ）構造に連結され得る。例えば、図２に示したように、前記入力側トランジスターＮと前記出力側トランジスターＰとはフォールドされたカスコード（ｆｏｌｄｅｄ  ｃａｓｃｏｄｅ）構造に連結され得る。
【００２８】
この場合、前記入力側トランジスターＮはＮＭＯＳトランジスターであり、前記出力側トランジスターＰはＰＭＯＳトランジスターであり得るが、トランジスターの種類はこれに制限されない。
【００２９】
また、図２に示したように、前記入力側トランジスターＮはソースから信号を受信してドレーンで増幅信号を出力することができる。前記入力側トランジスターＮにはゲートにバイアス電圧Ｖｂが印加され得る。
【００３０】
また、図２に示したように、前記出力側トランジスターＰはソースから信号を受信してドレーンで増幅信号を出力することができる。前記出力側トランジスターＰのゲートには前記入力側トランジスターＮによって増幅された信号を反転させた反転信号が印加され得る。
【００３１】
一実施形態によれば、前記反転部１１０は−Ａ倍の利得を有し得り、ここでＡは１以上の値であり得る。Ａが１より大きい場合、前記反転部１１０は入力側トランジスターＮによって増幅された信号を反転増幅させて、出力側トランジスターＰのゲートに印加する。
【００３２】
その結果、出力側トランジスターＰのＧｍ＝（１＋Ａ）ｇｍに増加するようになり、入力側トランジスターＮの駆動インピーダンスが１／（１＋Ａ）ｇｍに減少するようになって、低雜音増幅器１００の線型性が向上され得る。
【００３３】
図３は本発明の一実施形態による低雜音増幅器２００の回路図である。
図３に示したように、前記低雜音増幅器２００の反転部１１０は入力側トランジスターＮによって増幅された信号をゲートに受信して反転増幅させて、ドレーンに出力する反転増幅トランジスターＭを包含することができる。
【００３４】
図３に示したように、前記反転増幅トランジスターＭはゲートがキャパシターを通じて前記入力側トランジスターＮの出力端に連結され、ドレーンが前記出力側トランジスターＰのゲートに連結されるように構成されることができる。
【００３５】
図４は本発明の他の実施形態による低雜音増幅器３００の回路図である。
図４に示したように、前記低雜音増幅器３００の入力側トランジスターは差動入力信号を受信して増幅させる第１トランジスターＭ１及び第２トランジスターＭ２を包含することができる。また、前記低雜音増幅器３００の出力側トランジスターは前記第１トランジスターＭ１によって増幅された信号を増幅させる第３トランジスターＭ３、及び前記第２トランジスターＭ２によって増幅された信号を増幅させる第４トランジスターＭ４を包含することができる。
【００３６】
前記第１及び第２トランジスターＭ１、Ｍ２はゲートにバイアス電圧Ｖｂが印加され得る。
【００３７】
この実施形態によれば、前記低雜音増幅器３００の反転部１１０は、前記第１トランジスターＭ１によって増幅された信号を反転増幅させて、前記第３トランジスターＭ３のゲートに印加する第５トランジスターＭ５、及び前記第２トランジスターＭ２によって増幅された信号を反転増幅させて、前記第４トランジスターＭ４のゲートに印加する第６トランジスターＭ６を包含することができる。
【００３８】
図４に示したように、前記第５及び第６トランジスターＭ５、Ｍ６は共通ソース増幅器（ｃｏｍｍｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）で構成されることができる。
また、前記第５トランジスターＭ５のゲートはキャパシターを通じて前記第１トランジスターＭ１の出力端に連結され、前記第６トランジスターＭ６のゲートはキャパシターを通じて前記第２トランジスターＭ２の出力端に連結され得る。
【００３９】
図５は本発明のその他の実施形態による低雜音増幅器４００の回路図である。
【００４０】
図４に図示された低雜音増幅器３００と異なりに、図５に図示された低雜音増幅器４００は第１トランジスターＭ１と第２トランジスターＭ２とをクロス−カップル（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｕｐｌｅ）構造に連結する入力側クロス−カップル部４１０をさらに包含することができる。
【００４１】
前記入力側クロス−カップル部４１０は、前記第１トランジスターＭ１に入力される信号を前記第２トランジスターＭ２のゲートに印加し、前記第２トランジスターＭ２に入力される信号を前記第１トランジスターＭ１のゲートに印加することができる。
【００４２】
例えば、図５に示したように、前記入力側クロス−カップル部４１０は、前記第１トランジスターＭ１の入力端をキャパシターを通じて前記第２トランジスターＭ２のゲートに連結し、前記第２トランジスターＭ２の入力端をキャパシターを通じて前記第１トランジスターＭ１のゲートに連結することができる。
【００４３】
この実施形態のように入力側トランジスターをクロス−カップル構造に連結する場合、低雜音増幅器４００の消費電力が減少することができる。
【００４４】
図６は本発明の他の実施形態による低雜音増幅器５００の回路図である。
図６を参照すれば、前記低雜音増幅器５００の反転部１１０は第３トランジスターＭ３と第４トランジスターＭ４とをクロス−カップル構造に連結する出力側クロス−カップル部５１０を包含することができる。
【００４５】
前記出力側クロス−カップル部５１０は、第１トランジスターＭ１によって増幅された信号を第４トランジスターＭ４のゲートに印加し、第２トランジスターＭ２によって増幅された信号を第３トランジスターＭ３のゲートに印加することができる。
【００４６】
例えば、図６に示したように、前記出力側クロス−カップル部５１０は、第１トランジスターＭ１の出力端をキャパシターを通じて第４トランジスターＭ４のゲートに連結し、第２トランジスターＭ２の出力端をキャパシターを通じて第３トランジスターＭ３のゲートに連結することができる。
【００４７】
この実施形態のように出力側トランジスターをクロス−カップル構造に連結する場合、Ａ＝１になり得り、追加的な電力消費無しで低雜音増幅器５００の線型性を向上させることができる。
【００４８】
図７は本発明のその他の実施形態による低雜音増幅器６００の回路図である。
図６に図示された低雜音増幅器５００と異なりに、図７に図示された低雜音増幅器６００は第１トランジスターＭ１と第２トランジスターＭ２とをクロス−カップル構造に連結する入力側クロス−カップル部４１０をさらに包含することができる。
【００４９】
図７に図示された入力側クロス−カップル部４１０は先に図５を参照して説明した入力側クロス−カップル部４１０と機能及び構造が同一である。
【００５０】
以上、入力側トランジスターによって増幅された信号を反転（−Ａ倍に増幅、Ａ≧＝１）させ、出力側トランジスターのゲートに印加する反転部を含む低雜音増幅器が説明された。前記低雜音増幅器は高い線型性を有し得り、特に低い電源電圧による線型性の低下を改善することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１００、２００、３００、４００、５００、６００・・・低雜音増幅器
１１０・・・反転部
４１０・・・入力側クロス−カップル部
５１０・・・出力側クロス−カップル部
Ｎ・・・入力側トランジスター
Ｐ・・・出力側トランジスター
Ｍ・・・反転増幅トランジスター
Ｍ１・・・第１トランジスター
Ｍ２・・・第２トランジスター
Ｍ３・・・第３トランジスター
Ｍ４・・・第４トランジスター
Ｍ５・・・第５トランジスター
Ｍ６・・・第６トランジスター
【図１】
2014212520.tif 000003
【図２】
2014212520.tif 000004
【図３】
2014212520.tif 000005
【図４】
2014212520.tif 000006
【図５】
2014212520.tif 000007
【図６】
2014212520.tif 000008
【図７】
2014212520.tif 000009