非50Ω信號源阻抗寬帶CMOS低噪聲放大器的設(shè)計(jì)的中期報(bào)告

非50Ω信號源阻抗寬帶CMOS低噪聲放大器的設(shè)計(jì)的中期報(bào)告摘要：本文介紹了一種非50Ω信號源阻抗寬帶CMOS低噪聲放大器的設(shè)計(jì)方案，主要包括放大器的電路結(jié)構(gòu)、傳輸線匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)以及噪聲特性分析等。本設(shè)計(jì)方案采用了源隨器放大器的電路結(jié)構(gòu)，通過傳輸線匹配網(wǎng)絡(luò)讓放大器能夠適應(yīng)各種阻抗的信號源。同時，在低噪聲的前提下盡可能的提高放大器的增益和帶寬。在此基礎(chǔ)上，對該低噪聲放大器進(jìn)行了噪聲特性分析，通過仿真得到了合理的電路參數(shù)。關(guān)鍵詞：非50Ω信號源阻抗、寬帶、CMOS、低噪聲放大器、源隨器放大器引言隨著無線通信和高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，要求具備高速、高性能、低功耗的寬帶接收機(jī)已經(jīng)成為一個熱門的研究領(lǐng)域。在寬帶接收機(jī)中，低噪聲放大器作為整個接收機(jī)中的第一級放大器，對接收機(jī)的性能影響極大。因此，設(shè)計(jì)一種性能良好的低噪聲放大器對寬帶接收機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用至關(guān)重要。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，各種阻抗的信號源是有可能出現(xiàn)的，同時，由于各種阻抗信號源的存在可能會導(dǎo)致低噪聲放大器出現(xiàn)反射和失真，從而影響了放大器的增益和帶寬。因此，如何設(shè)計(jì)一種能夠適應(yīng)各種阻抗信號源的低噪聲放大器是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。本文提出了一種非50Ω信號源阻抗寬帶CMOS低噪聲放大器的設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)采用了源隨器放大器的電路結(jié)構(gòu)，通過傳輸線匹配網(wǎng)絡(luò)讓放大器能夠適應(yīng)各種阻抗的信號源。同時，在低噪聲的前提下盡可能的提高放大器的增益和帶寬。在此基礎(chǔ)上，對該低噪聲放大器進(jìn)行了噪聲特性分析，通過仿真得到了合理的電路參數(shù)。設(shè)計(jì)方案1.放大器的電路結(jié)構(gòu)該低噪聲放大器采用了源隨器放大器的電路結(jié)構(gòu)，如圖1所示。放大器的輸入端通過L1與信號源相連，L1和C1組成了一個匹配網(wǎng)絡(luò)。放大器的輸出端通過L2與下一級電路相連，L2和C2組成了一個匹配網(wǎng)絡(luò)。從而實(shí)現(xiàn)了整個放大器的阻抗匹配。在該電路結(jié)構(gòu)中，M1和M2是共源極放大器，M3和M4是源隨器，通過源隨器可以調(diào)整源端電壓，以達(dá)到適應(yīng)不同阻抗信號源的目的。在源隨器所在路徑中加入C3和L3來實(shí)現(xiàn)對靜態(tài)偏置電流的補(bǔ)償。該設(shè)計(jì)中，靜態(tài)偏置電流通過M5和M6進(jìn)行設(shè)置，調(diào)節(jié)這兩個晶體管的寬度能夠改變整個放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。從而能夠?qū)崿F(xiàn)對放大器增益的控制。2.傳輸線匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)為了讓整個放大器能夠適應(yīng)各種阻抗的信號源，需要設(shè)計(jì)合適的傳輸線匹配網(wǎng)絡(luò)。在該設(shè)計(jì)中，采用了一系列的傳輸線和電容來實(shí)現(xiàn)傳輸線匹配網(wǎng)絡(luò)。其中，L1和L2是用來匹配信號源和下一級電路的傳輸線，C1和C2是用來補(bǔ)償傳輸線的串?dāng)_和反射的電容。同時，由于傳輸線存在一定的電容，因此，還需要加入L3和C3來實(shí)現(xiàn)對靜態(tài)偏置電流的補(bǔ)償。3.噪聲特性分析在具體的電路設(shè)計(jì)中，除了需要滿足帶寬和增益等性能指標(biāo)外，還需要考慮到電路的噪聲特性。在本設(shè)計(jì)中，我們采用了兩種方法來分析電路的噪聲特性。首先，我們使用SilvacoTCAD軟件中的BSIM4噪聲模型來對該低噪聲放大器進(jìn)行仿真，得到了復(fù)雜的噪聲譜圖。通過分析噪聲譜圖，確定出電路中具有顯著噪聲的元件和參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行了一系列的優(yōu)化，包括增加放大器結(jié)構(gòu)中的電阻和電容等。其次，我們使用ADS軟件來進(jìn)行電路的噪聲分析。在仿真過程中，我們一般采用noisefigure作為評判指標(biāo)。通過調(diào)整電路參數(shù)，我們最終得到了一個最優(yōu)的電路配置。結(jié)論本文介紹了一種非50Ω信號源阻抗寬帶CMOS低噪聲放大器的設(shè)計(jì)方法，采用了源隨器放大器的電路結(jié)構(gòu)，通過傳輸線匹配網(wǎng)絡(luò)讓放大器能夠適應(yīng)各種阻抗的信號源。在此基礎(chǔ)上