今天小编要和大家分享的是模拟技术相关信息,接下来我将从2.4G低噪声放大器电路的设计和仿真分析,微波晶体管放大器的噪声系数.ppt这几个方面来介绍。
模拟技术相关技术文章2.4G低噪声放大器电路的设计和仿真分析
1 引言
随着无线通信技术的小断发展,系统要求更高的集成度,更强的功能以及更低的功耗。同时,CMOS技术已经发展到深亚微米水平,使得CMOS器件的高频特性得到进一步改善,已经能与锗硅和砷化钾器件相媲美。另外,CMOS器件在功耗上占有优势,因此深亚微米的CMOS技术在无线通信体系中很有应用潜力。在射频接收机中,低噪声放大器(LNA)占有重要位置,他在放大输入的微弱信号的同时抑制伴随的噪声。因此,低噪声系数与高增益是LNA的两个重要指标,当然这两个指标还要与功耗、线性度、输入输出匹配及小工作电流时的无条件稳定性相互折衷。
常见的CMOS低噪声放大器有差分输入(superhete-rodyne)、共栅(common-gate)、共源共栅(cascode)三种结构。差分LNA具有低噪声系数(NF)和有效抑制共模干扰的特点,但对于相同的噪声系数,差分放大器的功耗是单端放大器的两倍,而且所占芯片面积较大;共栅放大器输入阻抗匹配容易实现,具有较好的反相隔离度和稳定性,但噪声系数较大;共源共栅放大器能够提供一个较高的增益和反相隔离度,但其增益和噪声系数受到共源级的漏级衬底寄生效应的严重影响。
本文针对无线通信中蓝牙技术的重要频段,采用深亚微米技术TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种2.4 G的低噪声放大器,并给出了ADS软件的仿真结果和讨论。
2 电路设计
对于CMOS LNA来说,通常要求S21在10~20 dB间。如果增益太小,LNA不能将微弱的输入信号(-140~-40 dB,或0.03μV~3 mV)放大到预定的值;如果增益太大,LNA又会影响下一级混频器的线性度。一般情况下,S11/S22应小于-10 dB,S12应足够小(《-20 dB)。此外,在输入输出端应进行阻抗匹配以提高功率增益。
本文采用的LNA电路结构如图1所示。LNA的偏置电路由Rref,M3及Rbias组成。晶体管M3与M1形成一个电流镜,并且他的宽度是M1宽度的几分之一,以使偏置电路的附加功耗减到最少。通过M3的电流由电源电压和Rref以及M3的Vgs决定。电阻Rbias的值(20 kΩ)足够大以使他的等效噪声电流小到足以被忽略。
对于输入端,Cd是一个隔直流的电容,Ls为源级负反馈电感。C1,Lg和C2组成一个π型网络。由于高的品质因数会导致芯片面积增加,而太低的品质因数会使电感损耗增加并使噪声系数NF变坏,采用π型网络匹配可以较好地解决以上矛盾。在π型网络中,首先选择一个具有高品质因数、便于集成的电感Lg,其次计算C1,C2使其满足输入匹配要求。