5.6GHz CMOS低噪聲放大器設計
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文獻中給出源極電感負反饋的噪聲模型和計算噪聲的公式：
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是與工藝有關的一個噪聲參數(shù)。工藝參數(shù)X，α和反饋電感Ls的品質(zhì)因數(shù)QL的表達式為
式中：c為柵-漏極噪聲的相關系數(shù)；σ是另一個與工藝相關的噪聲參數(shù)，且σ=2λ；gdO為M1零偏置時的跨導。
分析式(4)可知，QL存在一個最佳值，使LNA的噪聲為最小
本文引用地址：http://www.bjwjmy.cn/article/188278.htm2 LNA電路設計
設計過程中，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。所設計電路工作在5．6GHz，由式(1)(2)經(jīng)計算和仿真，取Ls為0．439nH，Lg為2．873nH和Ld為2．546nH。
3 仿真結(jié)果及其分析
本文設計的LNA采用TSMC 90nm RFCMOS低功耗工藝實現(xiàn)，使用MentorGraphics的Eldo仿真器對該LNA進行模擬分析。根據(jù)前面的分析和實際調(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。整個放大器電路的噪聲系數(shù)達到1．78dB；IIP3達到-11．76dB。在整個工作頻段，電路的穩(wěn)定性因子K>1，其中K為：
電路是穩(wěn)定的。
各項仿真結(jié)果指標如表1所示：
4 結(jié)論
由于存在很多折衷考慮，射頻LNA的設計很復雜。本文設計了一個應用于無線接收機射頻前端的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行優(yōu)化，設計出了一種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)都達到了良好的性能。
本文作者的創(chuàng)新點：在分析共源共柵結(jié)構(gòu)的基礎上利用先進的90nm制程工藝，計算調(diào)試出5．6GHz的LNA的電路結(jié)構(gòu)，對LNA的設計具有一定的參考價值。
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