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低电压高线性度2.4 GHZ CMOS LNA的设计

更新时间：2020-08-11 12:21:12 大小：19M 上传用户：sun2152查看TA发布的资源 标签：cmoslna 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

对电路进行分析首先要有精确的模型，本文通过对 MOSFET的短沟道效应的研究，提出一个简化设计模型来反映强反型饱和区 MOSFET工作情况。运用该模型可以分析 MOSFET的大、小信号特性。利用 Cadence SpectreRF对一个特定工作条件下 MOSFET进行直流仿真并用 Matlab对仿真结果进行数据拟合与参数提取可以得到适合于本文LNA设计所需的主要参数。验证表明该模型及其参数与电路实际特性吻合较好。

对低电压LNA进行研究，基于TSMC0.18 m RF CMOS工艺，采用折叠式共源共栅结构设计2.4GHz0.9V供电电压的LNA。利用性能系数FoM（Figure of merit）衡量其整体性能，并通过仿真找到使FoM最大的偏置电压。为缓解噪声和功耗的矛盾，在输入级栅源之间并联一个额外电容。同时设计了两个偏置电流相同而共栅级PMOS沟道尺寸不同的LNA，进行了对比分析以研究沟道尺寸对电路性能的影响，表明在本文条件下，共栅级采用大沟道尺寸可以得到更好的性能；使用 Cadence virtuoso进行了版图的设计；最后，使用 SpectreRF仿真表明，在工作频率处，反射系数良好，噪声系数仅为0.82dB，增益为18.84dB，三阶截点10.6dBm，功耗仅为5.2mW，电路整体性能良好。

对LNA的线性度进行分析，针对上述低电压LNA提出了改进的线性提高技术，即在主晶体管的源极和漏极之间加一个弱反型区的辅助晶体管，通过对参数的调整，使它们的三阶交调互相抵消：用oera级数分析了该结构LNA输入级的非线性特性；利用 Agilent ADS2008对改进的LNA进行仿真表明，2.4GHz处输入匹配良好，噪声系数为1.679dB，增益为20.797dB，输入三阶截点为24dBm整个电路的功耗为5.93mW，实现了预期目标，即以较小的功耗代价，在尽量不对其他指标造成较大影响的前提下，提高线性度。

运用数据拟合与参数提取的方法可以得到适合于特定工作范围的模型设计参数，从而减少迭代计算次数；利用FoM量化LNA整体性能，可以在设计之初找到一个较优的栅极偏压；最后，本文在低电压低功耗这一前提下，得到了有效提高线性度的方法；论文仿真结果表明，本文方法可以为窄带LNA的设计提供有效的参考与借鉴，具有良好的应用前景


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