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正文摘录:

2007年第8期总第247一种0.18肛m2.4GCMOS低噪声放大器的设计张君玲，李开航(厦门大学福建厦门361005)摘要：提出了一种基于TSMC0.18ffmCMOS工艺的2.4G频率下带负反馈的CMOS低噪声放大器。采用带有级间匹配的共源共栅电路结构，使放大器具有较高的增益和反相隔离度，并在输入端加入7c型网络，保证较高的品质1*I数和信噪比。此外，该放大器在输出端引入反馈支路，有效地降低了密勒效应的影响。通过ADS软件仿真得到很好的结果：在1.8v电压下，输入输出匹配良好，电路增益为为15.15dB，噪声系数为0.62dB，直流功耗为7.9mW。关键词：低噪声放大器；CMOS；反馈；噪声系数；增益中图分类号：TN722.3文献标识码：B文章编号：1004—373X(2007)08—021一03ADesignof0.18pm2.4GHzCMOSLowNoiseAmplifierZHANGJunling，I。IKaihang(XiamenUniversity，Xiamen.361005ⅧChi)Abstract：Inthispaper，alownoiseamplifierbasedoncascodefeedbacktopologyisproposed，whichisintendedfor2-4GHzwirelessI—ANapplication.ThedesignissimulatedwithTSMC0.18designkitusingADSsoftware.TheresultshowsthattheproposedI—NAhasquitehighquality.With1.8Vinput，rheimpedancesofinputandoutputarewellmatchedwith50Q.Thegainreachesto15.15dB，with0.62dBnoisefigure.Andpowerconsumptionis7.9mW.Keywords..10wnoiseamplifier；CMOS；feedback；noisefigure；gainl引言随着无线通信技术的不断发展，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CM()S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(I.NA)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I.NA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收稿日期：2006—11—16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TSMC0.18fin：CM()S工艺，设计了一种2.4G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CMOSI。NA来说，通常要求S：，在10～20dB间。如果增益太小，I。NA不能将微弱的输入信号(一140～一40dB，或0.03肛V～3mV)放大到预定的值；如果增益太大，I。NA又会影响下一级混频器的线性度。一般情况下，S，.／S。。应小于一10dB，S。!应足够小(《一20dB)。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I，NA电路结构如图1所示。I。NA的偏置电路由R“.蚂及R。。，组成。晶体管M。与M.形成一个电流镜，并且他的宽度是M，宽度的几分之一，以使偏置电路的附加功耗减到最少。通过M的电流由电源电压和R。以及M的V。。决定。电阻R。。。的值(20kn)足够大以使他的等效噪声电流小到足以被忽略心j。对于输入端，C，是一个隔直流的电容，L。为源级负反馈电感。C，，L。和C：组成一个n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”型网络匹配可以较好地解决以上矛盾。在”型网络中，首先选择一个具有高品21