用于甚低頻無線通信的一種低噪聲放大器設計
2021年電子技術應用第1期
張孟文1，2，金玉豐1
1.北京大學深圳研究生院，廣東 深圳518055；2.深圳市匯頂科技股份有限公司，廣東 深圳518045
摘要： 介紹了一種用于甚低頻無線通信中的低噪聲放大器的設計。提出了一個由低通跨導與自共源共柵MOSFET形成的新環路，用于穩定放大器的輸出偏置電壓。該環路配合恒定跨導偏置電路，可使放大器的開環增益保持在40 dB左右，不會受到工藝偏差、電源電壓波動和工作溫度變化的影響。該放大器中自共源共柵MOSFET作為增益單元，配合全差分電流偏置電路，輸出范圍可達到軌到軌。此放大器具有高達101.4 dB的帶內電源抑制比。當可穿戴設備采用高阻抗電源供電時，電源紋波對輸出信號幾乎無影響。
中圖分類號： TN432
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200825
中文引用格式： 張孟文，金玉豐. 用于甚低頻無線通信的一種低噪聲放大器設計[J].電子技術應用，2021，47(1)：46-51，56.
英文引用格式： Zhang Mengwen，Jin Yufeng. Design of a LNA for ULF wireless communication[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(1)：46-51，56.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200825
中文引用格式： 張孟文，金玉豐. 用于甚低頻無線通信的一種低噪聲放大器設計[J].電子技術應用，2021，47(1)：46-51，56.
英文引用格式： Zhang Mengwen，Jin Yufeng. Design of a LNA for ULF wireless communication[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(1)：46-51，56.
Design of a LNA for ULF wireless communication
Zhang Mengwen1，2，Jin Yufeng1
1.Peking University Shenzhen Graduate School，Shenzhen 518055，China；2.Goodix Technology Co.，Shenzhen 518045，China
Abstract： This paper introduces the design of low noise amplifier, using for ultra-low frequency. There′s a new loop in the paper, formed by a low-pass transconductance and a self-cascode MOSFET, proposed to stabilize the output bias voltage of the amplifier. By using the loop with the constant transconductance bias circuit, the open-loop gain of the amplifier is constant at about 40 dB. It does not vary with the supply voltage, process and temperature. In the amplifier, a self-cascode MOSFET is used as a gain unit to enable the amplifier output range to reach rail to rail, with the use of full differential current bias. This amplifier has a remarkable in-band high-power supply rejection ratio, up to 101.4 dB. The power ripple has almost no effect on the output signal, when the wearable devices are powered by high impedance sources.
Key words : ultra low frequency；low noise amplifier；high power supply rejection ratio；constant open loop gain；output rail to rail
0 引言
早在20世紀90年代，用于限制家畜活動范圍的無線電子圍欄系統[1]已經出現，但是由于接收設備體積龐大，因此想將此套系統運用到寵物身上，在當時幾乎是不可能的。隨著半導體技術的發展，得益于電子元件的小型化，在寵物身上使用可穿戴設備，逐漸成為了可能。近年來，用于寵物安全或訓練的電子系統已經逐漸出現在了市場上[2-3]，但是這些系統目前大部分還是采用分立元件實現。即使可以用作寵物的穿戴設備，大多也只能局限于大型犬類身上，因此研究一款單芯片接收機方案是非常有必要的。
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作者信息:
張孟文1，2，金玉豐1
(1.北京大學深圳研究生院，廣東 深圳518055；2.深圳市匯頂科技股份有限公司，廣東 深圳518045)
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