差分CMOS低噪聲放大器的設計.pdf

1、隨著科學技術的進步，人們對便利生活的要求越來越高，人與人之間的聯(lián)系與溝通，已由有線傳送進步到無線傳輸，使得無線通訊系統(tǒng)（Wireless Communication System）蓬勃發(fā)展。由于CMOS工藝上的快速發(fā)展，射頻前端電路（RF Front—End）也逐漸使用CMOS工藝制作，這不但降低制作成本，也增加了系統(tǒng)的整合性。低噪聲放大器（LNA）作為射頻接收機前端的主要部分，其主要作用是放大天線從空中接收到的微弱信號，降低噪聲干擾，

2、以供系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù)。LAN的噪聲性能直接決定著整機的性能，進而決定接受機的靈敏度和動態(tài)工作范圍。而近年來由于無線通信的迅猛發(fā)展也對其提出了新的要求，主要為：低噪聲、低功耗、低成本、高性能和高集成度。所以本論文針對這一需求，完成了一個2．5GHz無線射頻前端接收電路的低功耗低噪聲放大器（Low noise amplifier）的設計。 本文基于0．18μm CMOS工藝和BSIM3v3模型，采用雙端輸入雙端輸出的差分對稱

3、結(jié)構(gòu)設計了一種適用于無線接收機用的2．5GHz CMOS差分低噪聲放大器（LNA）。本論文首先簡要介紹了差分低噪聲放大器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和優(yōu)越性，接著分析了傳統(tǒng)電流再使用技術，并針對其傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的弊端提出了一種改進結(jié)構(gòu)的共源共柵低噪聲放大器，借由N通道金屬氧化物晶體管形式的反向器來改善低噪聲放大器的增益和噪聲系數(shù)。同時在放大器的輸入端采用LC并聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)代替大感值的柵極電感Lg來優(yōu)化輸入匹配。從設計的觀點來看，該結(jié)構(gòu)節(jié)省了功耗，降低了

4、噪聲系數(shù)并且易于優(yōu)化和集成。 本文從偏置電路、噪聲優(yōu)化、線性增益及輸入阻抗匹配等角度分析了電路的設計方法，討論了源極電感Ls，輸入匹配電路及晶體管器件模型對LNA的影響。通過ADS設計驗證的結(jié)果表明：該LNA在工作頻帶內(nèi)可以達到15．053dB的增益，1．411dB的噪聲系數(shù)，—50．687dB的輸入匹配，—20．926dB的反向隔離度，—1．39dBm的1dB壓縮點以及良好的穩(wěn)定性。在1．8V的工作電壓下，偏置電流為5．2mA