信号增益电路以及信号增益方法
【专利摘要】一种信号增益电路以及信号增益方法，该信号增益电路包含有一输入级电路，用来接收一输入信号；一第一电感元件耦接于该输入级电路与一第一参考电压之间；一输出级电路用来依据该输入信号来产生一输出信号；以及一第二电感元件耦接于该输出级电路与一第二参考电压之间；其中该第一电感元件的绕线的至少一部份与该第二电感元件的绕线的至少一部份彼此交错设置。
【专利说明】信号增益电路以及信号增益方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一具有较低杂音因子的一低杂音放大器以及其相关方法，尤其是涉及一低杂音放大器的信号增益电路以及一信号增益方法，
【背景技术】
[0002]在一无线接收系统中，一低杂音放大器用来放大一无线接收信号以产生一接收信号。为了使得该无线接收系统可以精确地将该接收信号内的数据解码出来，该低杂音放大器不能对该无线接收信号加入太多的杂音，以免该杂音影响到该接收信号内的数据。换句话说，该低杂音放大器的杂音因子必须够低才不会影响到该接收信号内数据的正确性。一般而言，该低杂音放大器的杂音因子会和该低杂音放大器中的场效晶体管有很大的关系。进一步而言，该低杂音放大器的杂音因子会与该场效晶体管的通道杂音系数和栅极杂音系数成正比关系，而与该场效晶体管的操作截止频率成反比关系。换句话说，只要该低杂音放大器由场效晶体管所组成时，该无线接收信号就会受到该场效晶体管的杂音所影响。因此，如何用较低的成本来改善一低杂音放大器的杂音因子已成为无线通讯领域所需解决的问题。
【发明内容】
[0003]因此，本发明的一目的在于提供具有较低杂音因子的一低杂音放大器以及其相关方法。
[0004]依据本发明的一第一实施例，其提供了一种信号增益电路。该信号增益电路包含有一输入级电路、一第一电感元件、一输出级电路以及一第二电感元件。该输入级电路用来接收一输入信号。该第一电感兀件稱接于该输入级电路与一第一参考电压之间。该输出级电路用来依据该输入信号来产生一输出信号。该第二电感元件耦接于该输出级电路与一第二参考电压之间，其中该第一电感元件的绕线的至少一部份与该第二电感元件的绕线的至少一部份彼此交错设置。
[0005]依据本发明的一第二实施例，其提供了一种信号增益方法。该信号增益方法的步骤包含有:利用一输入级电路来接收一输入信号；将一第一电感兀件稱接于该输入级电路与一第一参考电压之间；利用一输出级电路来依据该输入信号来产生一输出信号；将一第二电感元件耦接于该输出级电路与一第二参考电压之间；以及将该第一电感元件的绕线(winding)的至少一部份与该第二电感元件的绕线的至少一部份彼此交错设置。
[0006]本发明将一低杂音放大电路的一输入电感元件的绕线的至少一部份与一输出电感元件的绕线的至少一部份彼此交错设置，以使得该输入电感元件与该输出电感元件之间产生一耦合效应以减小该输出信号中的杂音。此外，本发明将该输入电感元件与该输出电感兀件以互相交错的电路布局方式来产生一 I禹合效应，如此一来该输入电感兀件与该输出电感元件就可以在最小的面积下互相耦合以减小输出信号中的杂音。【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明一种信号增益电路的一第一实施例示意图。
[0008]图2为本发明一第一电感兀件与一第二电感兀件的一实施例不意图。
[0009]图3为本发明一种信号增益电路的一第二实施例示意图。
[0010]图4为本发明一种信号增益方法的一实施例流程图。
[0011]其中，附图标记说明如下:
[0012]100、300信号增益电路
[0013]102、302输入级电路
[0014]104、304第一电感元件
[0015]106,306输出级电路
[0016]108,308第二电感元件
[0017]1022 第一增益电路
[0018]1024 第二增益电路
[0019]1042、1044、1082、1084 电感
[0020]3022 增益电路
[0021]202,204 虚线
【具体实施方式】
[0022]在说明书及后续的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，“耦接”」一词在此为包含任何直接及间接的电气连接方式，因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或者通过其他装置或连接方式间接地电气连接至该第二装置。
[0023]请参考图1。图1所示为依据本发明一种信号增益电路100的一实施例示意图。信号增益电路100可以为一低杂音放大电路，该低杂音放大电路应用于一无线接收系统中，其用来提供一低杂音增益给一输入信号Sin(图1中所标示的Sil与Si2)以产生一输出信号Sout (图1中所标示的Sol与So2)。信号增益电路100包含有一输入级电路102、一第一电感兀件104、一输出级电路106以及一第二电感兀件108。输入级电路102用来接收输入信号Sin。第一电感兀件104稱接于输入级电路102与一第一参考电压(即一接地电压Vgnd)之间。输出级电路106用来依据输入信号Sin来产生输出信号Sout。第二电感兀件108 f禹接于输出级电路106与一第二参考电压(即一电源电压Vdd)之间。为了使得第一电感元件104与第二电感元件108之间具有一耦合效应，本实施例中的第一电感元件104的绕线(winding)的至少一部份与第二电感元件108的绕线的至少一部份彼此交错设置。进一步而言，第一电感元件104的绕线的至少一部份与第二电感元件108的绕线的至少一部份彼此交错设置，而使得第一电感元件104与第二电感元件108之间产生一耦合效应以减小输出信号Sout中的杂音。但是此并不作为本发明的限制所在，任何可以使得第一电感元件104与第二电感元件108之间具有一耦合效应的设置方式均属于本发明的范畴所在。举例来说，在一实施例中，将第一电感元件104的位置设置在相邻于第二电感元件108的位置也可使得第一电感元件104与第二电感元件108之间具有一耦合效应，故其也属于本发明的范畴所在。
[0024]此外，图1所示的信号增益电路100为一差动的低杂音放大电路，因此输入级电路102会包含有一第一场效晶体管Ml以及一第二场效晶体管M2。第一电感元件104耦接于第一场效晶体管Ml以及第二场效晶体管M2之间，且第一电感兀件104具有一中心抽头端NI耦接于该第一参考电压(即接地电压Vgnd)。从图1可以得知，中心抽头端NI左边的电感标示为1042，而中心抽头端NI右边的电感标示为1044。第一场效晶体管Ml具有一第一连接端点N2稱接于第一电感兀件104的一第一端点以及输入信号Sin的一第一信号Sil,一控制端点用来接收一第一控制信号Scl。第二场效晶体管M2具有一第一连接端点N3耦接于第一电感兀件104的一第二端点以及输入信号Sin的一第二信号Si2, —控制端点用来接收一第二控制信号Sc2。
[0025]输出级电路106也包含有一第三场效晶体管M3以及一第四场效晶体管M4。第二电感元件108具有一中心抽头端N4耦接于第二参考电压(即电压电压Vdd)。从图1可以得知，中心抽头端N4左边的电感标示为1082，而中心抽头端N4右边的电感标示为1084。第三场效晶体管M3具有一第一连接端点N5耦接于第一场效晶体管Ml的一第二连接端点，一控制端点用来接收一第一偏压信号Sbl，一第二连接端点N7耦接于第二电感元件108的一第一端点以及用来输出输出信号Sout的一第一信号Sol。第四场效晶体管M4具有一第一连接端点N6耦接于第二场效晶体管M2的一第二连接端点，一控制端点用来接收一第二偏压信号Sb2, —第二连接端点N8 I禹接于第二电感兀件108的一第二端点以及用来输出输出信号Sout的一第二信号So2。
[0026]此外，本实施例的输入级电路102另包含有一第一增益电路1022以及一第二增益电路1024。第一增益电路1022具有一输入端点稱接于第一场效晶体管Ml的第一连接端点N2，一输出端点耦接于第二场效晶体管M2的该控制端点，第一增益电路1022用来提供一第一增益给输入信号Sin的第一信号Sil以产生第二控制信号Sc2。第二增益电路1024具有一输入端点耦接于第二场效晶体管M2的第一连接端点N3，一输出端点耦接于第一场效晶体管Ml的该控制端点，第二增益电路1024用来提供一第二增益给输入信号Sin的第二信号Si2以产生第一控制信号Scl。在此实施例中，该第一增益大致上等于该第二增益，并以A来代表该第一增益以及该第二增益，然此并不作为本发明的限制所在。熟悉此项技术者也可依电路的实际需求来将该第一增益设计得比该第二增益大，或者将该第一增益设计得比该第二增益小。另一方面，在信号增益电路100中，第一增益电路1022与第二增益电路1024可以为可选择的(Optional)装置。在本发明的另一信号增益电路的实施例中，第一增益电路1022与第二增益电路1024是可以被省略掉的，若第一增益电路1022与第二增益电路1024被省略掉时，该信号增益电路也可具有与信号增益电路100大致上相同的好处。
[0027]请注意，本实施例的场效晶体管Ml、M2、M3、M4虽为NMOS晶体管，然此并不作为本发明的限制，其也可以是N型场效晶体管或P型场效晶体管和N型场效晶体管的组合。
[0028]依据本发明信号增益电路100的实施例，当第一电感元件104具有一第一电感线圈数X，第二电感元件108具有一第二电感线圈数Y，第一电感线圈数X对第二电感线圈数Y的一圈数比值为Π，以及圈数比η与对应该耦合效应的一耦合系数k的一乘积不大于I时，信号增益电路100的杂音因子F大致上反比于圈数比η与耦合系数k的乘积，如以下方程式⑴所示:
【权利要求】
1.一种信号增益电路，包含有: 一输入级电路，用来接收一输入信号； 一第一电感兀件，稱接于该输入级电路与一第一参考电压之间； 一输出级电路，用来依据该输入信号来产生一输出信号；以及 一第二电感元件，耦接于该输出级电路与一第二参考电压之间； 其中该第一电感元件的绕线的至少一部份与该第二电感元件的绕线的至少一部份彼此交错设置。
2.如权利要求1所述的信号增益电路，其中该第一电感元件的绕线的至少一部份与该第二电感元件的绕线的至少一部份彼此交错设置，而使得该第一电感元件与该第二电感元件之间产生一耦合效应。
3.如权利要求2所述的信号增益电路，其中该第一电感元件具有一第一电感线圈数，该第二电感元件具有一第二电感线圈数，以及该第一电感线圈数对该第二电感线圈数的一比值与对应该耦合效应的一耦合系数的一乘积不大于I。
4.如权利要求3所述的信号增益电路，其中该第一电感元件的一第一端点耦接于该第一参考电压以及一第二端点用来接收该输入信号； 该输入级电路包含有: 一第一场效晶体管，具有一第一连接端点耦接于该第一电感元件的该第二端点，一控制端点用来接收一控制信号； 该输出级电路包含有: 一第二场效晶体管，具有一第一连接端点耦接于该第一场效晶体管的一第二连接端点，一控制端点用来接收一偏压信号；以及 该第二电感元件的一第一端点耦接于该第二场效晶体管的一第二连接端点以及一第二端点用来耦接于该第二参考电压。
5.如权利要求4所述的信号增益电路，其中该输入级电路另包含有: 一增益电路，具有一输入端点耦接于该第一场效晶体管的该第一连接端点，一输出端点耦接于该第一场效晶体管的该控制端点，该增益电路用来提供一不大于零的增益给该输入信号以产生该控制信号。
6.如权利要求3所述的信号增益电路，其中该第一电感元件具有一中心抽头端耦接于该第一参考电压； 该输入级电路包含有: 一第一场效晶体管，具有一第一连接端点耦接于该第一电感元件的一第一端点以及该输入信号的一第一信号，一控制端点用来接收一第一控制信号；以及 一第二场效晶体管，具有一第一连接端点耦接于该第一电感元件的一第二端点以及该输入信号的一第二信号，一控制端点用来接收一第二控制信号； 该第二电感元件具有一中心抽头端耦接于该第二参考电压； 该输出级电路包含有: 一第三场效晶体管，具有一第一连接端点耦接于该第一场效晶体管的一第二连接端点，一控制端点用来接收一第一偏压信号，一第二连接端点耦接于该第二电感元件的一第一端点以及用来输出该输出信号的一第一信号；以及一第四场效晶体管，具有一第一连接端点耦接于该第二场效晶体管的一第二连接端点，一控制端点用来接收一第二偏压信号，一第二连接端点耦接于该第二电感元件的一第二端点以及用来输出该输出信号的一第二信号。
7.如权利要求6所述的信号增益电路，其中该输入级电路另包含有: 一第一增益电路，具有一输入端点耦接于该第一场效晶体管的该第一连接端点，一输出端点耦接于该第二场效晶体管的该控制端点，该第一增益电路用来提供一第一增益给该输入信号的该第一信号以产生该第二控制信号。
8.如权利要求7所述的信号增益电路，其中该输入级电路另包含有: 一第二增益电路，具有一输入端点耦接于该第二场效晶体管的该第一连接端点，一输出端点耦接于该第一场效晶体管的该控制端点，该第二增益电路用来提供一第二增益给该输入信号的该第二信号以产生该第一控制信号。
9.如权利要求8所述的信号增益电路，其中该第一增益等于该第二增益。
10.如权利要求1所述的信号增益电路，其中该第一参考电压为一接地电压，以及该第二参考电压为一电源电压。
11.一种信号增益方法，包含有: 利用一输入级电路来接收一输入信号； 将一第一电感兀件稱接于该输入级电路与一第一参考电压之间； 利用一输出级电路来依据该`输入信号来产生一输出信号； 将一第二电感元件耦接于该输出级电路与一第二参考电压之间；以及 将该第一电感元件的绕线的至少一部份与该第二电感元件的绕线的至少一部份彼此交错设置。
12.如权利要求11所述的信号增益方法，其中该第一电感元件的绕线的至少一部份与该第二电感元件的绕线的至少一部份彼此交错设置，而使得该第一电感元件与该第二电感元件之间产生一耦合效应。
13.如权利要求12所述的信号增益方法，其中该第一电感元件具有一第一电感线圈数，该第二电感元件具有一第二电感线圈数，以及该第一电感线圈数对该第二电感线圈数的一比值与对应该耦合效应的一耦合系数的一乘积不大于I。
14.如权利要求11所述的信号增益方法，其中该第一参考电压为一接地电压，以及该第二参考电压为一电源电压。
【文档编号】H03G3/20GK103457542SQ201210171682
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】陈宪谷, 张家润, 陈家源, 林盈熙 申请人:瑞昱半导体股份有限公司