用于甚低频无线通信的一种低噪声放大器设计
2021年电子技术应用第1期
张孟文1，2，金玉丰1
1.北京大学深圳研究生院，广东 深圳518055；2.深圳市汇顶科技股份有限公司，广东 深圳518045
摘要： 介绍了一种用于甚低频无线通信中的低噪声放大器的设计。提出了一个由低通跨导与自共源共栅MOSFET形成的新环路，用于稳定放大器的输出偏置电压。该环路配合恒定跨导偏置电路，可使放大器的开环增益保持在40 dB左右，不会受到工艺偏差、电源电压波动和工作温度变化的影响。该放大器中自共源共栅MOSFET作为增益单元，配合全差分电流偏置电路，输出范围可达到轨到轨。此放大器具有高达101.4 dB的带内电源抑制比。当可穿戴设备采用高阻抗电源供电时，电源纹波对输出信号几乎无影响。
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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