一种2.5Gb/s CMOS宽动态范围光接收机模拟前端电路

基于55nm CMOS工艺,设计了一种具有宽动态范围的2.5Gb/s光接收机模拟前端电路。作为光接收机的输入级电路,为了获得低噪声和高灵敏度性能,跨阻放大器(TIA)基于三级反相器级联结构,同时采用双自动增益控制(DAGC)电路来扩大输入信号的动态范围。为了提高增益,引入后置放大器,包括电平转换电路和三级差分放大电路,同时利用电容简并的方法来进一步拓展带宽,最后进行缓冲器输出。测试结果表明,在误码率为10-12的情况下,光接收机的输入灵敏度为-26dBm,过载光功率为3dBm,动态范围达到29dBm。光接收机在3.3V供电电压下,电流功耗为36mA,整体芯片面积为1176μm×985μm。     

GaAlAs隐埋异质结激光器与双极晶体管的单片集成

GaAlAs隐埋异质结激光器已经和双极晶体管实现单片集成。异质结晶体管是通过激光器的掩埋层进行再生长形成的。激光器阈值电流的典型值为30mA,所获得的光电晶体管共发射极的电流增益范围为100—400。集电极电流15mA时,光电晶体管的光响应度为75A/W(响应波长为0.82μm)。     

2～18 GHz GaAs超宽带低噪声放大器MMIC

基于90 nm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计并制备了一款2～18 GHz的超宽带低噪声放大器(LNA)单片微波集成电路(MMIC)。该款放大器具有两级共源共栅级联结构，通过负反馈实现了超宽带内的增益平坦设计。在共栅晶体管的栅极增加接地电容，提高了放大器的高频输出阻抗，进而拓宽了带宽，提高了高频增益，并降低了噪声。在片测试结果表明，在5 V单电源电压下，在2～18 GHz内该低噪声放大器小信号增益约为26.5 dB,增益平坦度小于±1 dB,1 dB压缩点输出功率大于13.5 dBm,噪声系数小于1.5 dB,输入、输出回波损耗均小于-10 dB,工作电流为100 mA,芯片面积为2 mm×1 mm。该超宽带低噪声放大器可应用于雷达接收机系统中，有利于接收机带宽、噪声系数和体积等的优化。     

一种应用于GPS射频前端的低噪声混频器

为了克服混频器噪声对GPS接收机灵敏度造成的影响,设计了一种应用于GPS射频前端的低噪声混频器电路.采用自偏置缓冲级放大本振信号,有效地提高了电路性能.该混频器的转换增益为23 dB,噪声系数为4.55 dB,3阶交调点为-9.36 dBm,在1.57 GHz到1.6 GHz频段上,反射系数S11小于-15 dB,电路采用1.8 V电压供电;混频器核心电路静态工作电流1.2 mA,采用CMOS 0.18 μm工艺实现,芯片版图面积为160μm×360μm.     

基于BiCMOS工艺的光接收机前端电路

基于IBM 0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计,实现了光接收机模拟前端,电路整体结构包括差分共射跨阻放大器(TIA)、限幅放大器(LA)以及输出缓冲级(Buffer)。采用SiGe异质结双极晶体管(HBT)作为输入级的差分共射跨阻放大器大大地减小了输入电阻,更好地展宽了频带。仿真结果表明,在1.8V电源电压供电下,驱动50Ω电阻和10pF电容负载时光接收机前端跨阻增益为74.59dB,带宽为2.4GHz,功耗为39.6mW。在误码率为10-9、输入电流为50μA的条件下,光接收机前端电路实现了3Gb/s的数据传输速率。实测结果表明,光接收机的-3dB带宽为1.9GHz。芯片面积为910μm×420μm。     

基于标准BiCMOS工艺的1.5 Gbit/s调节型共源共栅光接收机

基于IBM 0.18μm SiGe BiCMOS标准工艺设计实现了一种高速、低功耗的光接收机前端模拟电路。接收机芯片包括调节型共源共栅(RGC)跨阻放大器(TIA)、四级限幅放大器(LA)和输出缓冲电路(buffer)。采用高跨导SiGe异质结双极晶体管(HBT)作为输入级的RGC TIA有效隔离了探测器结电容和输入寄生电容的影响,更好地拓展了光接收机的带宽。仿真结果表明,在1.8V电源电压供电下,驱动50Ω电阻和10pF电容负载时,光接收机前端的跨阻增益为76.67dB,-3dB带宽为2.1GHz。测试结果表明,光接收机前端电路的-3dB带宽为1.2GHz,跨阻增益为72.2dB,在误码率(BER)为10-9的条件下,光接收机实现了1.5Gbit/s的数据传输速率。在1.8V电源电压下,芯片功耗仅为44mW,芯片总面积为800μm×370μm。     

一种线性化低噪声放大器的设计

通过在共源共栅电路中加入线性辅助电路,利用线性化补偿技术设计了一个位于雷达接收机前端的高线性低噪声放大器,在保持其他指标基本不变的情况下,线性度提高约17.5dB;该电路采用CMOS 0.18μm工艺设计,电源电压1.8V,信号频率在2.9～3.6GHz,仿真结果是:增益大于10dB,噪声系数(NF)低于1.35dB,三阶输入截点功率(IIP3)为17.48dBm,消耗直流电流13.24mA.     

应用于EoC芯片的宽带低噪声下混频器设计

基于SMIC 0.13 μm RFCMOS工艺,提出了一种可应用于EoC (Ethernet over Cable)芯片接收机的输出阻抗可调(200~500 Ω)的宽带低噪声下混频器,覆盖了接收机系统中1.2~2.4 GHz工作频段。Cadence SpectreRF后仿真结果表明,在3.3 V电源电压下,该混频器的输入3阶交调点为3.5~5 dBm,转换增益为10~18.2 dB,单边带噪声系数为4.1~5.8 dB,静态电流为20 mA。该电路可在-40 ℃~85 ℃较大温度范围和3~3.6 V电源电压下正常工作。     

无线应用中的低噪声放大器设计与分析

低噪声放大器在接收系统中能降低系统的噪声和提高接收机灵敏度,是接收系统的关键部件.描述了一种用于无线通信射频(RF)前端的低噪声放大器(LNA)的设计,先总体阐述了低噪声放大器的主要技术和性能指标,然后在采用ATF34143微波晶体管的基础上,依据低噪声放大器的各项指标来同步进行电路的设计、优化和ADS仿真,结果表明设计的低噪声放大器完全满足性能指标要求,其功率增益可达16dB,噪声系数(NF)在0.5dB以下.     

一种用于3.1–4.8GHz MB-OFDM 超宽带系统的CMOS接收机

本文介绍一种应用于3.1-4.8GHz 多频带正交频分复用超宽带系统的全集成全差分CMOS接收机芯片。在接收机射频前端中应用了一种增益可变的低噪声放大器和合并结构的正交混频器。在I/Q中频通路中则集成了5阶Gm-C结构的有源低通滤波器以及可变增益放大器。芯片通过Jazz 0.18μm RF CMOS工艺流片,含ESD保护电路。该接收机最大电压增益为65dB,增益可调范围为45dB,步长6dB;接收机在3个频段的平均噪声系数为6.4-8.8dB,带内输入三阶交调量(IIP3)为-5.1dBm。芯片面积为2.3平方毫米,在1.8V电压下,包括测试缓冲电路和数字模块在内的总电流为110mA。     

一种集成镜像抑制的低噪声放大器设计

为解决超外差接收机中镜像干扰的问题,采用了一种有源陷波滤波器(active notch-filter)来实现镜像抑制功能。并在此基础上设计了用于数字音频广播(Digital Audio Broadcast,DAB)系统的低噪声放大器。该LNA电路工作在L-band1.472GHz,,经过第一次变频到165MHz,其镜像频率为1.142GHz,有源陷波滤波器可提供超过55dB的镜像抑制度。整个LNA电路采用1.8V电源,消耗5mA电流,S11和S22分别为-22dB和-16dB,功率增益为21dB。噪声指数为1.45dB,输入P1db点为-25dBm。     

一种用于卫星导航接收机的低噪声放大器设计

设计了一种可用于多模式卫星导航接收机的射频前端低噪声放大器,设计电路可在1.13～1.95 GHz工作,兼容了GPS,北斗及GLONOSS导航系统的工作频段。电路采用0.18 μm CMOS工艺实现。仿真结果表明,频带内S11和S22均在-10 dB以下,功率增益＞10 dB,带内最小噪声系数可达到2.2 dB,输出1 dB压缩点为-5.585 dBm,在1.8 V电源电压下,主体电路消耗12 mA电流。因此,该低频噪声放大器模块可满足当前各种导航系统的工作要求。     

WLAN中带ESD保护的低噪声放大器设计

介绍了一个基于IBM0.18μmCMOS工艺,用于无线局域网(WLAN)IEEE802.11a的带ESD保护电路的低噪声放大器(LNA)。通过分析电感负反馈共源共栅放大器的输入阻抗、增益和噪声系数,以及ESD保护电路对低噪声放大器性能的影响,对该5GHz低噪声放大器进行设计和优化。测试结果表明,当电源电压为1.8V时,消耗电流为6.5mA,增益达到10dB,输入匹配达到-18dB,噪声为4.29dB,线性度IIP3为4dBm。     

基于GaAs pHEMT的1.0～2.4 GHz放大衰减多功能芯片

基于0.25 μm GaAs赝高电子迁移晶体管(pHEMT)工艺,研制了一种1.0～2.4 GHz的放大衰减多功能芯片,该芯片具有低噪声、高线性度和增益可数控调节等特点。电路由第一级低噪声放大器、4位数控衰减器、第二级低噪声放大器依次级联构成,同时在片上集成了TTL驱动电路。为获得较大的增益和良好的线性度,两级低噪声放大器均采用共源共栅结构(Cascode)。测试结果表明,在1.0～2.4 GHz频带范围内,该芯片基态小信号增益约为36 dB,噪声系数小于1.8 dB,输出1 dB压缩点功率大于16 dBm,增益调节范围为15 dB,调节步进1 dB,衰减RMS误差小于0.3 dB,输入输出电压驻波比小于1.5。其中放大器采用单电源+5 V供电,静态电流小于110 mA,TTL驱动电路采用-5 V供电,静态功耗小于3 mA。整个芯片的尺寸为3.5 mm×1.5 mm×0.1 mm。     

零中频UHF RFID接收机中的低噪声放大器设计

介绍了一个基于0.18μm标准CMOS工艺,可用于零中频UHF RFID(射频识别)接收机系统的900MHz低噪声放大器.根据射频识别系统的特点与要求对低噪放的结构、匹配、功耗和噪声等问题进行了权衡与分析,仿真结果表明:在1.2V供电时放大器可以提供20.8dB的前向增益,采用源端电感实现匹配并保证噪声性能,噪声系数约为1.1dB,放大器采用电流复用以降低功耗,每级电路从电源电压上抽取10mA左右的工作电流,并使反向隔离度达到-87dB.放大器的IP3为-8.4dBm,1dB压缩点为-18dBm.     

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。     

一种新型900MHz CMOS低噪声放大器的设计

对两种低噪声放大器(LNA)的构架进行了比较,详细推导了共源LNA的噪声系数与输入晶体管栅宽的关系及优化方法,设计了一种采用0.6 μ m标准CMOS工艺,工作于900MHz的新型差分低噪声放大器.在900MHz时,噪声系数为1.5 dB的情况下可提供22.5 dB的功率增益,-3dB带宽为1 50MHz,S11达到-38dB,消耗的电流为5mA.     

用于植入式医疗设备的高PSRR无片外电容LDO

提出了一种用于植入式医疗设备的高电源抑制比(PSRR)无片外电容的低压差线性稳压器(LDO)。所设计的LDO采用自适应负载电流追踪的前馈纹波消除技术来产生动态的前馈纹波,以改善其在不同负载电流下的PSRR。LDO采用超级源跟随器和密勒补偿电路来保证电路的稳定性,其只需要1.2 pF的片上电容。电路采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺设计与仿真。仿真结果表明,当负载电流为1 mA时,该LDO的PSRR在1 MHz处为-56.7 dB,在10 MHz处为-45 dB,比传统LDO分别改善了24 dB和30 dB;当负载电流为10 mA时,该LDO的PSRR在1 MHz处为-55.6 dB,在10 MHz处为-43 dB,比传统LDO分别改善了20 dB和28 dB。     

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。     

433MHz ASK接收机射频前端电路设计

设计了一款应用在433MHz ASK接收机中的射频前端电路。在考虑了封装以及ESD保护电路的寄生效应的同时,从噪声、匹配、增益和线性度等方面详细讨论了低噪声放大器和下混频器的电路设计。采用0.18μm CMOS工艺,在1.8V的电源电压下射频前端电路消耗电流10.09 mA。主要的测试结果如下:低噪声放大器的噪声系数、增益、输入P1dB压缩点分别为1.35 dB、17.43 dB、-8.90dBm;下混频器的噪声系数、电压增益、输入P1dB压缩点分别为7.57dB、10.35dB、-4.83dBm。