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。     

一种采用双耦合等效跨导增强技术的94GHz CMOS LNA

采用55 nm CMOS工艺,设计了一款应用于毫米波成像系统的94 GHz低噪声放大器(LNA)。提出一种双耦合等效跨导增强技术,在提高增益的同时,实现良好的宽带输入匹配。使用中和电容技术和共栅管栅端短接技术,进一步提高增益,并保证放大器的高频稳定性。芯片测试结果表明,LNA的小信号增益最大值达到14.2 dB,3 dB带宽为87.1～95 GHz,噪声系数为6.7dB,输入1 dB压缩点为-13dBm。     

一种0.5~9.2 GHz超宽带低噪声放大器设计

基于0.18 μm CMOS工艺,设计了一种应用于10 GHz以下无线通信频段的两级超宽带低噪声放大器(LNA)。第一级在互补共源级的基础上通过引入电阻反馈、电感峰化技术和伪电阻结构,在拓展带宽和提高增益的同时降低了噪声。第二级在共源放大的基础上通过电感峰化技术、增益辅助级和缓冲级的使用,提高了电路的增益并改善了输出宽带匹配特性。仿真结果表明,在0.5~9.2 GHz频率范围内,电路增益为14.2±0.2 dB,噪声系数(NF)小于3.97 dB,整体功耗为12.9 mW。     

基于噪声抵消技术的CMOS宽带LNA设计

设计了一种用于1～4GHz射频前端的全集成CMOS宽带低噪声放大器。利用电流复用技术,对典型并联共栅-共源噪声抵消结构进行改进,以缓和噪声、增益及功耗之间的矛盾。采用在输入端引入电容电感并与MOS管寄生电容构成П形网络的方式来改善输入匹配特性。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺进行设计和仿真。仿真结果表明,LNA噪声系数小于3.24dB,输入反射系数S11小于-8.86dB,增益大于15.6dB,IIP3优于+1.55dBm,在1.8V单电源供电条件下功耗仅为16.2mW。     

基于噪声抵消技术的超宽带低噪声放大器

实现了一款超宽带低噪声放大器( UWB LNA)。该UWB LNA由输入级、中间级和输出级组成。在输入级,采用两个共栅配置构成了噪声抵消技术,减少了噪声,在此结构基础上进一步采用了跨导增强技术,提高了增益。同时插入的电感Lin提高了LNA在宽带范围内的增益平坦度。中间级放大器,在漏极并联电感产生零点,提高了LNA的带宽。输出级为源极跟随器,较好实现了LNA的阻抗匹配。基于0.18μm TSMC CMOS工艺仿真验证表明,在4 GHz~10 GHz频带范围内,电压增益( S21)为(19.2±0.3)dB,噪声系数(NF)介于2.1 dB~2.4 dB之间,输入、输出反射系数(S11、S22)均小于-10 dB。在9 GHz时,输入三阶交调点(IIP3)达到-7 dBm。在1.8 V的电源电压下,功耗为28.6 mW。     

低功耗CMOS低噪声放大器的分析与设计

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种低功耗约束下的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间并联一个电容,以优化噪声;并引入一个电感,与级间寄生电容谐振,以提高增益;通过减小晶体管的尺寸,实现了低功耗。模拟结果表明,在2.45 GHz工作频率下,增益大于14 dB,噪声系数小于1 dB,直流功耗小于2 mW。     

1.3GHz 0.25μm CMOS低噪声放大器的设计

设计了一种基于0．25μm CMOS工艺的共源共栅型1．3GHz的LNA。从噪声优化、增益及阻抗匹配角度详细分析了电路的设计方法，讨论了寄生电容Cgd、C_match_in及共栅管沟道宽度W2对LNA性能的影响。采用ADS软件，对W2进行扫描和对LNAS参量和噪声系数进行仿真测试结果表明：该LNA在1．3GHz的工作频率下．具有良好的性能指标，噪声系数fN为1．42dB，增益S21为13．687dB．匹配参数S11为-14．769dB，S22为-14．530dB，反向隔离度S12为-52．955dB。     

用于5G-WiFi的可变增益有源巴伦LNA

设计了一款应用于5G-WiFi的可变增益有源巴伦LNA。该LNA输入级在采用共源共栅结构的基础上加入了阻容并联负反馈和源级电感负反馈,在保证低噪声的同时提高了电路线性度;第二级通过编程和改变控制电压实现了增益双调节功能;输出级采用有源巴伦结构实现了信号振幅相同、相位相反的差分输出。电路基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺库仿真,结果表明,在5.8 GHz频率下,电路噪声系数为3.7 dB,最大增益可调节范围为5~20 dB,线性度IIP3达到－2.5 dBm,输入、输出的回波损耗均小于－25 dB。     

1.5-6GHz增益和噪声系数稳定的两级超宽带CMOS低噪声放大器设计与性能模拟

 针对UWB应用设计实现了一个1.5-6GHz的两级CMOS低噪声放大器(LNA). 通过引入共栅(CG)和共源(CS)结构以获得宽范围内的输入匹配,采用电流镜和峰化电感进行电流复用,所提出的LNA实现了非常平坦化的功率增益和噪声系数(NF). 经标准0.18μm CMOS工艺实现后,版图后模拟结果表明在1.5-5GHz频率范围内功率增益(S21)为11.45±0.05dB,在2-6GHz频率范围内噪声系数(NF)为5.15±0.05dB,输入损耗(S11)小于-18dB. 在5GHz时,模拟得到的三阶交调点(IIP3)为-7dBm,1dB压缩点为-5dBm.在1.8V电源电压下,LNA消耗6mA的电流,版图实现面积仅为0.62mm^2.     

一种宽带CMOS低噪声放大器

基于130 nm CMOS工艺设计了一款宽带低噪声放大器(LNA),适用于Ka波段的5G应用。通过降低输入阻抗与最佳源阻抗的偏差以抑制噪声,该LNA实现了宽带的最佳噪声系数匹配。一方面,该LNA采用由LC串联组合和LC并联组合构成的宽带前端网络,在取得低噪声系数的同时,实现了宽带输入匹配;另一方面,通过体隔离技术和级间电感匹配技术提高了电路增益。同时,通过并联峰值负载技术,提高了LNA的带内增益平坦度。测试结果表明,该LNA的峰值增益为11.2 dB,-3 dB带宽为7.5 GHz(29.1～36.6 GHz)。噪声系数为5.9～6.6 dB,与仿真的最小噪声系数非常接近。输入反射系数(<-10 dB)带宽为6.7 GHz(28.3～35 GHz)。该LNA在1.2 V电源电压下功耗为9 mW,芯片面积为0.54 mm²。     

一个基于65 nm CMOS工艺具有17.3 dB增益的47-67 GHz宽带低噪声放大器

报道了一个基于65 nm CMOS工艺具有17.3 dB增益的47-67 GHz宽带低噪声放大器（LNA）。文中首先阐述了毫米波电路的特征,并讨论了其设计方法。LNA的宽带输入匹配通过源极电感退化获得,这种结构在低GHz频段为窄带匹配,但由于栅漏电容Cgd的存在,在毫米波频段其进化为宽带匹配。为了使噪声系数（NF）最小化,LNA在第一级使用了共源（CS）结构而不是cascode结构,同时文中也探讨了噪声匹配的原理。LNA的后两级使用cascode结构以提高功率增益。对共栅（CG）晶体管中栅极电感的增益提升效应进行了分析。级间T形匹配网络用来提升电路带宽。所有片上电感和传输线都在3维电磁仿真工具中建模和仿真以确保成功的设计。测试结果显示LNA在60 GHz处取得最高的 17.3 dB增益,同时3-dB带宽为20 GHz（47-67 GHz）,涵盖所需要的59-64 GHz频段,并在62 GHz取得最低的4.9 dB噪声系数。整个LNA从1.2 V电源处吸收19 mA电流,芯片包括焊盘占用面积为900×550 μm2。     

一种高增益低功耗CMOS LNA设计

采用TSMC0.18μmCMOS工艺,利用ADS2008软件仿真,设计了一种高增益的CMOS低噪声放大器。与传统的共源共栅结构相比,该电路在晶体管M3的栅源极处并入电容C1,以增加系统抗干扰能力;并在级间引入一并联电感和电容与寄生电容谐振,以提高增益。仿真结果表明,在2.4 GHz工作频率下,该电路的增益大于20 dB,噪声系数小于1 dB,工作电压为1.5 V,功耗小于5 mW,且输入输出阻抗匹配良好。     

基于0.18μm CMOS工艺的3.1~10.6GHz超宽带LNA设计

本文基于特许0.18μm CMOS工艺,提出了一种新型的低复杂3.1~10.6GHz超宽带LNA电路,它由两级简单的放大器通过级间电感连接构成。第一级放大器使用电阻电流复用结构和双电感退化技术来达到宽带输入匹配和低噪声性能,第二级放大器使用带电感峰值技术的共源级放大器来同时达到高平坦增益和好的宽带性能。测试结果表明,在3.1~10.6GHz频段内,提出的超宽带LNA的最大功率增益为15.6dB,S12为-45dB,输入输出隔离度小于-10dB,噪声系数NF为2.8~4.7dB,在6GHz时的输入三阶交调点IIP3为-7.1dBm。芯片在1.5V电源电压下,消耗的功率为14.1mW,芯片总面积为0.8mm0.9mm。     

低功耗单端输入差分输出低噪声放大器

该文设计了应用于无线局域网2.4GHz低噪声放大器(LNA),采用了SMIC0.18μm CMOS工艺技术和单端输入差分输出的电路结构.电路同时采用了双支路的电流复用技术,实现了低功耗、低噪声和高增益的性能;通过在输出级增加一级共栅级放大电路,有效地增加了电路的对称性;共源支路串联电感,解决了差分信号相位偏差问题.仿真结果表明,设计的LNA的噪声系数为1.76dB,增益为20.9dB,在1.8V电源电压下,功耗为8.5mW.     

基于65 nm CMOS工艺的小型化高增益低噪声放大器设计

基于65 nm互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）工艺研制了一款用于X波段的小型化高增益低噪声放大器（Low Noise Amplifier,LNA）.通过研究晶体管尺寸和偏置电压对噪声系数和增益性能的影响，确定了低噪声高增益情况下晶体管尺寸和偏置电压的取值.针对LNA的输入、输出和级间匹配，采用变压器匹配网络，使得LNA尺寸缩小至0.33 mm×0.73 mm，同时提高了电路的隔离度.在变压器中嵌入并联电容，降低了变压器的耦合系数.基于差分共源拓扑结构，引入中和电容技术，有效地抑制了晶体管栅-漏间寄生电容引起的米勒效应，提高了LNA的增益和稳定性.测试结果表明，在1 V电源电压下，该LNA的带内最大增益为22.9 dB，最小噪声系数为2.8 dB，功耗为49 mW.在射频收发系统中，本款LNA具有良好的应用前景.     

一种2.2~4 GHz高增益低噪声放大器

采用0.25 μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)工艺,设计并实现了一种应用于5G通信2.2~4 GHz频段的高增益共源共栅低噪声放大器(LNA)。通过将并联RC负反馈与共栅接地电容结合,不使用源极电感,实现了宽带高增益的LNA设计。测试结果表明,2.2~4 GHz频段增益大于24 dB,输出3阶互调(OIP3)为28 dBm,噪声系数(NF)小于0.78 dB,功耗为190 mW,芯片面积为(810×710) μm²。综合指标(FOM)为14.4 dB,与同类LNA相比具有一定的优势。     

宽带高增益输出平衡CMOS低噪声放大器的设计

设计了一种带片内变压器、适用于0.05～2.5 GHz频段的宽带低噪声放大器(LNA).电路设计采用了并行的共栅共源放大结构,将从天线接收到的单端输入信号转换为一对差分信号输出给后级链路.针对变压器结构的LNA噪声系数不够低和输出不平衡的问题,采用了缩放技术、噪声消除技术以及两级的全差分放大器作为输出缓冲级,来有效降低电路的噪声系数,提高增益和输出平衡度.电路采用TSMC 0.18μm 1P6M RF CMOS工艺设计仿真和流片,测试结果表明:在0.05 ～ 2.5 GHz频带范围内,该LNA的最高功率增益达24.5 dB,全频段内噪声系数为2.6～4 dB,输入反射系数小于-10 dB,输出差分信号幅度和相位差分别低于0.6dB和1.8°.     

低压中和化CMOS差分低噪声放大器设计

以设计低电压LNA电路为目的,提出了一种采用关态MOSFET中和共源放大器输入级栅漏寄生电容Cgd的CMOS差分低噪声放大器结构.基于该技术,采用0.35μmCMOS工艺设计了一种工作在5.8GHz的低噪声放大器.结果表明,在考虑了各种寄生效应的情况下,该低噪声放大器可以在0.75V的电源电压下工作,其功耗仅为2.45mW.在5.8GHz工作频率下:该放大器的噪声系数为2.9dB,正向增益S21为5.8dB,反向隔离度S12为-30dB,S11为-13.5dB.     

3~10 GHz平坦增益超宽带CMOS LNA设计

提出了一种基于共源共栅及电阻并联反馈结构的超宽带低噪声放大器(LNA)。在3~10GHz的工作频段范围内,采用电阻并联反馈和π型匹配网络结构,实现宽带输入匹配,并有效减小整个电路的噪声系数。利用共源共栅输出漏极的并联峰化技术,实现平坦的高频增益及噪声的有效抑制。采用源极电感(Ls)负反馈及晶体管M3构成的源极跟随器,提高电路的线性度和输出匹配。基于TSMC 0.18μm RFCMOS工艺库,采用Cadence Spectre RF,对LNA原理图和版图进行仿真。仿真结果显示,该LNA的S11和S22均小于-10dB,S12小于-32dB,S21为11.38±0.36dB,噪声系数为3.37±0.2dB,P1dB和IIP3分别为-9.41dBm和-2.7dBm。设计的LNA在带宽内具有良好的输入输出匹配、较好的反向隔离度及线性度、高且平坦的增益和低且平坦的噪声系数。     

采用多级噪声抵消技术的CMOS全差分LNA设计

设计了一种用于2.4GHz RFID单芯片阅读器的CMOS低噪声放大器(LNA)。该设计采用全差分共源共栅结构和新颖的多级噪声抵消技术,不仅减小了电路的噪声而且增加了系统的线性度。芯片采用标准UMC 0.18um CMOS工艺,工作电压为1.2V时,消耗电流小于8mA,后仿真结果表明2.4GHz时,芯片达到1.69dB噪声系数,大于14.25dB功率增益以及-1.1dBm的输入三阶截点(IIP3)。设计满足单芯片阅读器低噪声,低功耗和高线性度的要求。