5.6GHz CMOS低噪聲放大器設(shè)計(jì)
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文獻(xiàn)中給出源極電感負(fù)反饋的噪聲模型和計(jì)算噪聲的公式：
式中：RL、Rg分別代表柵極電感Lg的寄生電阻和M1的柵極電阻；ωT為截止頻率；γ是與工藝有關(guān)的一個(gè)噪聲參數(shù)。工藝參數(shù)X，α和反饋電感Ls的品質(zhì)因數(shù)QL的表達(dá)式為
式中：c為柵-漏極噪聲的相關(guān)系數(shù)；σ是另一個(gè)與工藝相關(guān)的噪聲參數(shù)，且σ=2λ；gdO為M1零偏置時(shí)的跨導(dǎo)。
分析式(4)可知，QL存在一個(gè)最佳值，使LNA的噪聲為最小
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/188278.htm2 LNA電路設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)過程中，首先根據(jù)功耗約束條件下獲得最優(yōu)噪聲的柵寬公式，計(jì)算主放大管的柵寬
式中，ω為角頻率，L為柵長，Cox為柵氧化層電容，源電阻Rs=50Ω，QSP為噪聲最優(yōu)匹配時(shí)輸入端的品質(zhì)因數(shù)，取其值為4．5，可得柵寬大約為160 μm。所設(shè)計(jì)電路工作在5．6GHz，由式(1)(2)經(jīng)計(jì)算和仿真，取Ls為0．439nH，Lg為2．873nH和Ld為2．546nH。
3 仿真結(jié)果及其分析
本文設(shè)計(jì)的LNA采用TSMC 90nm RFCMOS低功耗工藝實(shí)現(xiàn)，使用MentorGraphics的Eldo仿真器對該LNA進(jìn)行模擬分析。根據(jù)前面的分析和實(shí)際調(diào)試，得到優(yōu)化后放大管和共柵管的柵寬均為160 μm；
圖2～7給出了電路的仿真結(jié)果。整個(gè)放大器電路的噪聲系數(shù)達(dá)到1．78dB；IIP3達(dá)到-11．76dB。在整個(gè)工作頻段，電路的穩(wěn)定性因子K>1，其中K為：
電路是穩(wěn)定的。
各項(xiàng)仿真結(jié)果指標(biāo)如表1所示：
4 結(jié)論
由于存在很多折衷考慮，射頻LNA的設(shè)計(jì)很復(fù)雜。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)應(yīng)用于無線接收機(jī)射頻前端的LNA，通過對共源共柵結(jié)構(gòu)的分析，從阻抗匹配、噪聲系數(shù)和線性度的角度對電路的性能進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出了一種5．6GHz的LNA。在90nm CMOS工藝下，利用MentorGralahics的Eldo工具軟件對電路進(jìn)行了仿真，結(jié)果顯示，LNA的阻抗匹配、噪聲系數(shù)和線性度等參數(shù)都達(dá)到了良好的性能。
本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)：在分析共源共柵結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上利用先進(jìn)的90nm制程工藝，計(jì)算調(diào)試出5．6GHz的LNA的電路結(jié)構(gòu)，對LNA的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
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