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。
中图分类号： TN432
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200825
中文引用格式： 张孟文，金玉丰. 用于甚低频无线通信的一种低噪声放大器设计[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200825
中文引用格式： 张孟文，金玉丰. 用于甚低频无线通信的一种低噪声放大器设计[J].电子技术应用，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世纪90年代，用于限制家畜活动范围的无线电子围栏系统[1]已经出现，但是由于接收设备体积庞大，因此想将此套系统运用到宠物身上，在当时几乎是不可能的。随着半导体技术的发展，得益于电子元件的小型化，在宠物身上使用可穿戴设备，逐渐成为了可能。近年来，用于宠物安全或训练的电子系统已经逐渐出现在了市场上[2-3]，但是这些系统目前大部分还是采用分立元件实现。即使可以用作宠物的穿戴设备，大多也只能局限于大型犬类身上，因此研究一款单芯片接收机方案是非常有必要的。
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作者信息:
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)
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