S 频段pHEMT 双通道低噪声放大器芯片的设计

采用GaAs 0.13μmp HEMT MMIC流片工艺设计和制作了一种S频段双通道低噪声放大器芯片,芯片内部集成了两个低噪声放大器通道、一级单刀双掷(SPDT)开关和一个晶体管-晶体管逻辑(TTL)电平转换电路。低噪声放大器电路采用一级共源共栅场效应管(Cascode FET)结构实现,使其具有比单管更高的增益,简化了芯片拓扑,降低了芯片设计难度。经流片测试,在1.9~2.1GHz的工作频带内,芯片噪声系数优于1.4dB,增益大于22.5dB,输入驻波优于1.8,输出驻波优于1.4,输出1dB压缩点(P1dB)为10dBm。大量芯片样本在片测试统计数据表明该低噪声放大器成品率大于90%,性能指标优于目前同类商业芯片指标。     

基于低噪声和高线性度的差分CMOS LNA的设计

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种低噪声、高线性度的差分CMOS低噪声放大器。与传统的共源共栅结构相比,该电路在共源晶体管的栅源极并入一个电容以降低共源极的噪声;并在共栅极上引入一对交叉耦合电容和电感,以消除共栅极的噪声并提高电路的线性度。仿真结果表明,在2.4GHz的工作频率下,该电路的噪声系数仅有1.29 dB,该电路能够提供17dB的正向增益,良好的输入输出匹配,该放大器的输入三阶交调点为0.76dBm,功耗小于10mW。     

1.9GHz0.18μm CMOS低噪声放大器的设计

针对1.9GHzPHS和DECT无线接入系统的应用,提出了一种可工作于1.2V电压的基于源级电感负反馈共源共栅结构而改进的CMOS低噪声放大器,并对其电路结构、噪声及线性特性等主要性能进行分析。并与传统的低噪声放大器进行对比,该电路采用两级放大结构,通过加入电容和电感负反馈可以分别实现低功耗约束下的噪声优化和高的线性度。采用TSMC0.18μm CMOS工艺模型设计与验证,实验结果表明：该低噪声放大器能很好满足要求,且具有1.4dB的噪声系数和好的线性度,输入1dB压缩点-7.8dBm,增益11dB,功耗11mW。     

应用于GNSS接收机的宽频带高线性下变频器研究

针对全球导航卫星系统（GNSS）接收机在安全领域的应用要求,提出一种宽频带、高线性和高驱动的新型下变频电路结构.所提出的下变频器由宽频带共栅低噪声跨导放大器、电流型无源混频开关、和增益可调的跨阻驱动放大器组成.该电路采用电容交叉耦合共栅输入跨导增强技术,实现了1.15-1.65 GHz宽频带匹配和全频点GNSS信号的低噪声放大.所提出的新型的桥式跨阻驱动放大器,具有直接驱动50Ω负载阻抗能力,实现了大动态条件下宽增益控制范围和出色的下变频线性性能.流片测试结果表明,提出的下变频器实现了+38 dBm的输出三阶交调截点功率（OIP3）,+17 dBm的输出1 dB压缩点功率（OP1dB）,10-27 dB可调的转换增益.下变频噪声系数（NF）在1.15-1.65 GHz频段的各种增益下都小于12.6dB.该下变频器在低增益模式下实现了高线性、低噪声和强驱动能力,适合应用于复杂环境下的GNSS接收机.     

一种GaAs基HEMT低噪声放大器的设计实现

采用GaAs标准高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺设计了一种低噪声放大器.放大器由4级4指双栅槽结构HEMT器件级联构成.0.25μm栅线条的选用保证器件有低的噪声系数和较高的增益.通过在HEMT的源极串联电感和选择MIM电容微带线实现了放大器输入级、中间级、输出级之间的最佳匹配网络.芯片测试结果表明,所设计低噪声反放大器在34 GHz频率下的小信号增益大于22 dB,噪声系数小于1.8 dB,具有10 dBm的饱和输出功率且线性度较好.该设计方法实现了低噪声、高增益、低功耗放大器的性能要求.     

一种5~6 GHz宽带全集成CMOS低噪声放大器

采用55 nm标准CMOS工艺,设计并流片实现了一种应用于Wi-Fi 6(5 GHz)频段的宽带全集成CMOS低噪声放大器(LNA)芯片,包括源极退化共源共栅放大器、负载Balun及增益切换单元。在该设计中,所有电感均为片上实现;采用Balun负载,实现信号的单端转差分输出;具备高低增益模式,以满足输入信号动态范围要求。测试结果表明,在高增益模式下该放大器的最大电压增益为20.2 dB,最小噪声系数为2.2 dB;在低增益模式下该放大器的最大电压增益为15 dB,最大输入1 dB压缩点为-3.2 dBm。芯片核心面积为0.28 mm²,静态功耗为10.2 mW。     

一种低功耗宽带低噪声放大器

设计了一种应用于无线传感网的低功耗宽带低噪声放大器。通过使用电容交叉耦合的共栅放大器结构来提高增益,同时实现宽带输入阻抗匹配。运用PMOS和NMOS层叠结构实现电流复用,降低了功耗。该低噪声放大器采用0.18 μm SMIC CMOS工艺设计。后仿真结果表明,该放大器在1.8 V电源供电下的功耗仅为0.712 mW,在3 dB带宽0.043~1.493 GHz范围内的峰值增益为20.44 dB,最小噪声系数为4.024 dB,输入3阶交调点为-3.73 dBm。     

基于噪声抵消技术的低功耗C频段差分低噪声放大器

设计了一款"基于噪声抵消技术的低功耗C频段的差分低噪声放大器。该放大器由输入级、放大级以及输出缓冲级3个模块构成,其中输入级采用电容交叉耦合的差分对与直接交叉耦合结构差分对级联,实现输入匹配及噪声抵消;放大级采用具有电阻-电感并联反馈的电流复用结构来获得高的增益、良好的增益平坦性及低的功耗;输出缓冲级采用源跟随器结构,实现良好的输出匹配。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺库,验证表明在C频段,放大器的增益为20.4设计了一款??基于噪声抵消技术的低功耗C频段的差分低噪声放大器。该放大器由输入级、放大级以及输出缓冲级3个模块构成,其中输入级采用电容交叉耦合的差分对与直接交叉耦合结构差分对级联,实现输入匹配及噪声抵消;放大级采用具有电阻-电感并联反馈的电流复用结构来获得高的增益、良好的增益平坦性及低的功耗;输出缓冲级采用源跟随器结构,实现良好的输出匹配。基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺库,验证表明在C频段,放大器的增益为20.4??0.5 dB,噪声系数介于2.3~2.4 dB之间,输入和输出的回波损耗均优于-11 dB,稳定因子恒大于1,在6.5 GHz下,1 dB压缩点为-16.6 dBm,IIP3为-7 dBm,在2.5 V电压下,电路功耗仅为6.75 mW。     

宽带低噪声放大器单片微波集成电路

从行波放大器设计理论出发,研制了一款基于低噪声GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计的2~20 GHz单片微波集成电路(MMIC)宽带低噪声放大器。该款放大器由九级电路构成。为了进一步提高放大器的增益,采用了一个共源场效应管和一个共栅场效应管级联的拓扑结构,每级放大器采用自偏压技术实现单电源供电。测试结果表明,本款低噪声放大器在外加+5 V工作电压下,能够在2~20 GHz频率内实现小信号增益大于16 dB,增益平坦度小于±0.5 dB,输出P-1 dB大于14 dBm,噪声系数典型值为2.5 dB,输入和输出回波损耗均小于-15 dB,工作电流仅为63 mA,低噪声放大器芯片面积为3.1 mm×1.3 mm。     

一种基于中和电容的60 GHz CMOS差分LNA

针对毫米波频段下硅基CMOS晶体管的栅漏寄生电容严重影响放大器的增益和隔离度的问题,采用交叉耦合中和电容抵消其影响,设计了一款60 GHz三级差分共源极低噪声放大器(LNA)。为减小级间匹配无源器件的损耗,节省芯片面积,采用变压器进行级间耦合。基于SMIC 55 nm RF CMOS工艺,进行了电路原理图和版图的设计与仿真。仿真结果显示,该LNA输入输出匹配良好,功率增益为21.1 dB,3 dB带宽为57.3~61.5 GHz,噪声系数为5.5 dB,输出1 dB压缩点为－0.64 dBm,功耗为34.4 mW,芯片尺寸为390 μm×670 μm。     

A 0.8 V low power low phase-noise PLL

A low power and low phase noise phase-locked loop(PLL) design for low voltage(0.8 V) applications is presented.The voltage controlled oscillator(VCO) operates from a 0.5 V voltage supply,while the other blocks operate from a 0.8 V supply.A differential NMOS-only topology is adopted for the oscillator,a modified precharge topology is applied in the phase-frequency detector(PFD),and a new feedback structure is utilized in the charge pump(CP) for ultra-low voltage applications.The divider adopts the extende...     

一种0.8V低功耗低相位噪声锁相环的设计

本文提出了一种低电压应用的低功耗、低相位噪声锁相环（PLL）。其中压控振荡器（VCO）的工作电压为0.5V,其他模块的工作电压为0.8V。为了适应极低电压下的应用,文中振荡器采用了纯NMOS差分拓扑结构,鉴频鉴相器（PFD）采用改进的预充电结构,而电荷泵（CP）采用新型负反馈结构。预分频电路采用扩展的单相时钟逻辑电路构成,它可以工作在较高的频率下,节省了芯片面积和功耗。此外还采用了去除尾电流源等设计方法来降低相位噪声。采用SMIC 0.13μm RF CMOS工艺,在0.8V电源电压下,测得在整个锁定范围内,最差相位噪声为-112.4dBc/Hz@1MHz,其输出频率范围为3.166~3.383GHz。改进的PFD和新型CP功耗仅为0.39mW,占据的芯片面积仅100μm×100μm。芯片总面积为0.63mm2,在0.8V电源电压下功耗仅为6.54mW 。     

一种集成低压低功耗电流复制电路设计

本文提出了一种集成低压低功耗电流复制电路。利用单级放大器和电压跟随器构成的负反馈回路实现对输入电压跟的跟随,利用等比例电阻实现电流的等比例复制,电路结构简单,仅由5个MOS管和2个等比例电阻构成。基于TSMC 0.18μm工艺完成电路设计,使Spectre完成电路仿真。结果表明,电路电源电压为1V时,电路静态功耗仅为1μW。在输入电流范围为0-50μA时,输出电流线性跟随输入电流,当输入电流大于3μA时,电流复制精度大于99%,电路带宽为31MHz。     

一种应用于无线传感器网络的低电压低功耗上混频器

This paper presents an up-conversion mixer for 2.4-2.4835 GHz wireless sensor networks （WSN） in 0.18 μm RF CMOS technology. It was based on a double-balanced Gilbert cell type, with two Gilbert cells having quadrature modulation applied. Current-reuse and cross positive feedback techniques were applied in the mixer to boost conversion gain; the current source stage was removed from the mixer to improve linearity. Measured results exhibited that under a 1 V power supply, the conversion gain was 5 dB, the input referred 1 dB compression point was -11 dBm and the IIP3 was -0.75 dBm, while it only consumed 1.4 mW.     

一种宽带低功耗低相位噪声的双模预分频器

本文设计了应用SCL、TPSC和CMOS静态三种类型的触发器配合工作的新型双模预分频器。与传统使用单一种类型触发器的双模预分频器相比,该双模预分频器更容易获得高速、宽带、低功耗和低相位噪声的性能。为了验证此设计的性能,采用了SMIC 0.18um CMOS 工艺流片实现。在电源电压为1.8V的条件下测试,此双模预分频器的工作频率范围从0.9 GHz 到 3.4 GHz ;当输入信号为 3.4 GHz时,其功耗为2.51mW,相位噪声为-134.78 dBc/Hz @ 1 MHz. 其核心面积为 is 57um*30um。鉴于其良好的性能,可以应用于许多射频系统的频率综合器中,特别在多标准无线通信系统中。     

用于便携式健康监护设备的低功耗、低噪声模拟前端电路

本文介绍的用于处理人体生物电信号的模拟前端电路包括仪表放大器、滤波器和可变增益、带宽放大器。仪表放大器采用电容耦合输入来消除直流电极失调。基于电流反馈拓扑结构的IA通过在输入和反馈网络中采用电容分压器来降低功耗。并且,仪表放大器的输入差分对采用互补CMOS输入来提高输入跨导以减小等效输入热噪声。该电路采用Global Foundry 0.35微米 CMOS 工艺流片,电路消耗的总电流为3.96uA,电源电压为3.3V。测试得到的等效输入噪声是0.85uVrms(0.5-100Hz), 噪声能效因子值为6.48。     

一种低功耗K频段低噪声放大器

基于0.13μm锗硅(SiGe)双极型互补金属氧化物(Bipolar Complementary Metal Oxide Semi-conductor,BiCMOS)工艺,设计制作了一种高增益低功耗K频段低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA),通过优化晶体管尺寸及利用硅通孔设计高品质因数射极退化电感,降低了LNA噪声.实测结果表明,在1.6 V偏置条件下,该LNA在20 GHz的噪声系数等于1.94 dB,输入1 dB压缩点等于-29.6 dBm;18～21.3 GHz频率范围内,LNA增益大于23.3 dB,S11和S22均小于-10 dB.包含偏置电路功耗在内,芯片功耗仅21 mW,优于其他同等噪声系数的K频段SiGe BiCMOS LNA.该LNA可应用于卫星通信等K频段低功耗接收机系统.     

A wideband low power low phase noise dual-modulus prescaler

This paper describes a novel divide-by-32/33 dual-modulus prescaler(DMP).Here,a new combination of DFF has been introduced in the DMP.By means of the cooperation and coordination among three types,DFF, SCL,TPSC,and CMOS static flip-flop,the DMP demonstrates high speed,wideband,and low power consumption with low phase noise.The chip has been fabricated in a 0.18-μm CMOS process of SMIC.The measured results show that the DMP’s operating frequency is from 0.9 to 3.4 GHz with a maximum power consumption of 2.51 mW under a 1.8 V power supply and the phase noise is -134.78 dBc/Hz at 1 MHz offset from the 3.4 GHz carrier.The core area of the die without PAD is 57×30μm~2.Due to its excellent performance,the DMP could be applied to a PLL-based frequency synthesizer for many RF systems,especially for multi-standard radio applications.     

一种基于恒定电流技术的具有低功耗和低失真的轨导轨输入输出放大器

本文提出了一种应用于音频信号处理的具有恒定的跨导Rail-to-Rail放大器,并且恒定跨导是通过一种恒定电流技术来实现。此技术是基于差分输入对工作在弱反型区。对于工作在弱反型区的MOSFET具有低失调和低功耗的优势。采用标准的0.35微米的CMOS工艺对电路进行流片,此芯片占有面积75×183 μm2。测试结果表明：在3.3V电源电压下,电路最大功耗为85.37mW;在2kHz时总谐波失真为1.2%。     

A low power and low distortion rail-to-rail input/output amplifier using constant current technique

A rail-to-rail amplifier with constant transconductance,intended for audio processing,is presented.The constant transconductance is obtained by a constant current technique based on the input differential pairs operating in the weak inversion region.MOSFETs working in the weak inversion region have the advantages of low power and low distortion.The proposed rail-to-rail amplifier,fabricated in a standard 0.35μm CMOS process,occupies a core die area of 75×183μm~2.Measured results show that the maximum power consumption is 85.37μW with a supply voltage of 3.3 V and the total harmonic distortion level is 1.2%at 2 kHz.