射頻調(diào)制低噪放例子PPT課件

1、Q完整電路 畫(huà)交流圖電源是交流地去掉偏置rCm b eg vor大電容短路代入晶體管 等效電路設(shè)晶體管為單向傳輸?shù)?頁(yè)/共24頁(yè)rCm b eg voriVoV計(jì)算增益（單向傳輸）對(duì)線圈部分接入 進(jìn)行折合m b eg voroV電流源 和 接入系數(shù)mb eg Vor121213NnN12mb emb eg Vn g V212/oorrn 負(fù)載接入系數(shù)454523NnNm b eg vorLR13V245/LLRRn 第2頁(yè)/共24頁(yè)m b eg vorLR13V01LC回路諧振，低噪放工作頻率為0設(shè)LC回路的空載Q為Q0回路諧振阻抗/poLRRrR00PRLQ（其中 ） 選擇回路電抗元件： 回

2、路諧振阻抗 輸出電壓 電壓增益 低噪放回路帶寬0efBWQ其中( )0eRQL4513oVn VRVgnRVgVebmebm1213RgnnVVAmebo1345第3頁(yè)/共24頁(yè)增加穩(wěn)定性抵消極間電容 的影響()b cCCNC添加中和電容注意反饋的極性極間電容()b cCC的反饋通路中和電容的反饋通路第4頁(yè)/共24頁(yè)例5.3.1 1GHZ CMOS 低噪聲放大器 1. 電路結(jié)構(gòu)：場(chǎng)效應(yīng)管M1和 M2、共柵組態(tài)接成雙端輸入雙端輸出差動(dòng)放大器 輸入端采用電感 和 組成匹配網(wǎng)絡(luò) 1L2L輸出端采用LC回路選頻 電感 （ ）下級(jí)輸入電容CO3L4L M3 交流短路（作用見(jiàn)后分析） inVinVCOCO

3、偏置為 （偏置電路省略）， 電感 和 同時(shí)提供了各管子直流通路 GV1L2L第5頁(yè)/共24頁(yè)電路分析畫(huà)交流通路圖(以M1為例）outVinVinVinV共柵、柵源電容gSC漏極電容 （包括柵漏電容 ）dCgdC雜散及分布電容 CP 雜散電容 （包括下級(jí)混頻器的輸入電容） 0C第6頁(yè)/共24頁(yè)（1）輸入匹配網(wǎng)絡(luò)外接電感線圈 L1 柵源電容gSC雜散及分布電容 CP并聯(lián)回路諧振頻率工作頻率1GHz回路諧振阻抗共柵極輸入阻抗為mg1調(diào)節(jié)匹配方法：調(diào)節(jié) M1和M2 的偏置電壓VG 改變 M1 M2 的跨導(dǎo) gm ，使 = ，完成與源阻抗匹配 。mg1SRinV第7頁(yè)/共24頁(yè)outV（2）輸出回路電感

4、線圈L3漏極電容dC雜散電容（包括下級(jí)輸入電容）0C并聯(lián)諧振回路，諧振于工作頻率。)(103ccLdRF3201RFdLccdC0C已知管子電容 和 ，得：第8頁(yè)/共24頁(yè)1mggsCmgsg v代入MOS管共柵等效電路dsrinRFinVoutV2. 性能指標(biāo)(1) 增益增益管子跨導(dǎo)負(fù)載dsr 回路諧振阻抗PRmg33RFPRFLRQLr設(shè)線圈L3 的串聯(lián)損耗電阻是 r 單管增益：22333()outRFvmpmmRFinVLLAg RggLVrr比值 取決于電感的制作方式 3Lr外接電感芯片內(nèi)集成電感第9頁(yè)/共24頁(yè)放大器總增益22outoutoutoutininininVVVVAVVVV

5、ooutoutVVV總輸出inininVVV總輸入差分放大器總增益與單管相同inVinV第10頁(yè)/共24頁(yè)（2） 帶寬 當(dāng)兩個(gè)回路Q值相同時(shí)電路特點(diǎn)：輸入輸出并聯(lián)回路選頻阻抗變換帶寬？由兩個(gè)回路共同決定設(shè)每個(gè)回路帶寬為BW112211 BWBW總稱 為縮減因子。121n 當(dāng)兩回路 Q相差很大時(shí)帶寬取決于 高Q回路輸出回路Q值高inVoutV第11頁(yè)/共24頁(yè)（3）放大器噪聲放大器噪聲源mdngKTI42112n dI所以等效輸入噪聲源BgKTIImdnn4221放大器噪聲系數(shù)1/44SmRKTgKT F = 1+ 12n dI12n dI電路變形，將噪聲源分裂成兩個(gè)輸出端 折合到輸入端：21n

6、 dI221220n dnmiIIgZ 第12頁(yè)/共24頁(yè)（4）線性差動(dòng)輸入方式輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍大于單管inVinV差動(dòng)輸出方式輸出電流是M1和M2的輸出電流之差抵消非線性失真的偶次諧波擴(kuò)大了線性范圍第13頁(yè)/共24頁(yè)inVinV共柵組態(tài)Cgd 沒(méi)有反饋outVCgd 包含在Cd 中（6）輸出電平調(diào)節(jié)目的：與后級(jí)直流一致M3工作在可變電阻區(qū)調(diào)節(jié)M3 的柵極偏壓VC改變了M3等效電阻改變了輸出直流電平（5）隔離增強(qiáng)穩(wěn)定性不穩(wěn)定原因極間電容Cgd 第14頁(yè)/共24頁(yè)3L1L2L例5.3.2 1.9 GHz CMOS 低噪聲放大器 電路特點(diǎn)負(fù)載用 與下級(jí)輸入電容組成并聯(lián)回路 3L 有源偏置 對(duì)稱雙端

7、輸入雙端輸出差分形式 共源共柵級(jí)連電路 輸入回路串聯(lián)電感源極電感負(fù)反饋 第15頁(yè)/共24頁(yè)VDDBIASR電阻 阻止M3 的噪聲進(jìn)入 M1M3與M1組成鏡象電流源 （1）偏置電路電路分析M3的電流refR電阻GSVM3的偏壓電源電壓VDD第16頁(yè)/共24頁(yè)代入場(chǎng)效應(yīng)管等效電路的輸入級(jí)（2）輸入阻抗匹配輸入電路輸入回路方程)(21gsmigsiiSiSVgILjCjILI jRIV輸入阻抗1221()mingsgsgZjLLLj CC為與源阻抗匹配調(diào)諧輸入回路串聯(lián)諧振于工作頻率121()RFgsLL C2mSgsgRLC調(diào)節(jié)與源阻抗共軛匹配第17頁(yè)/共24頁(yè)Qin為輸入回路的有載Q （3）噪聲僅

8、考慮由場(chǎng)效應(yīng)管M1的溝道電阻噪聲 21111SminFRgQ （5）線性雙端輸入和輸出差分對(duì)結(jié)構(gòu) 源極采用電感L2負(fù)反饋?zhàn)杩?擴(kuò)大線性范圍（6）隔離共源共柵接連組態(tài)失配法，提供了最佳的輸出輸入間的隔離度，減少了極間電容 影響gdC（4）增益共源共柵級(jí)連、負(fù)載LC回路M1M2L3C第18頁(yè)/共24頁(yè)11S3IIP 參數(shù) 數(shù)值 增益 20.7dB 噪聲系數(shù) 2.4 dB 輸入阻抗（ ） -27 dB （在1.894GHz） -2 dBm鏡頻抑制（在1.5GHz） -10.6 dB 功耗 19.8mW 電源 3.3V低噪放的性能模擬結(jié)果第19頁(yè)/共24頁(yè)實(shí)際產(chǎn)品舉例MAX2640低功耗、超低噪聲集成

9、放大器 工作頻率范圍：400 1500MHz，增益15.1dB增益隨溫度變化0.6 dB噪聲系數(shù)0.9 dB輸入回波損耗-11 dB輸出回波損耗-14 dB反向隔離40 dB輸入1dB增益壓縮點(diǎn)-22 dBm輸入三階截點(diǎn)-10 dBm測(cè)試條件：電源電壓輸入射頻功率溫度 阻抗VVCC0 . 3dBmPRFin34,500Z,25 CToA小信號(hào)線性指標(biāo)第20頁(yè)/共24頁(yè)精品課件！第21頁(yè)/共24頁(yè)精品課件！第22頁(yè)/共24頁(yè)MAX2640 S參數(shù)11S21S12S22S頻率 模相角 模相角 模相角 模相角4000.907-35.14.62109.10.00113.50.302108.48000.810-64.94.8529.10.00464.20.38