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°.     

一种应用于脉冲超宽带接收机的高增益LNA

基于SMIC 0.13 μm CMOS工艺,设计了一种应用于脉冲超宽带无线通信系统接收机的高增益低噪声放大器(LNA)。该LNA工作在6~9 GHz频段,单端输入,差分输出,采用电容交叉耦合与电流复用技术提高了增益,实现了低功耗性能。仿真结果表明,LNA电路工作在7.5 GHz中心频率时,增益高达46 dB,噪声系数为3.05 dB,输入端回波损耗为－12.5 dB,输出端回波损耗为－16.7 dB,在1.2 V电源供电下的核心消耗功耗为16 mW,核心电路面积仅为0.5 mm²。     

基于IEEE802.11a标准的SiGe HBT LNA的设计

基于IEEE802.11a标准描述了一款SiGe HBT低噪声放大器(LNA)的设计.为适应该标准的要求,给出了噪声、功率增益及稳定性的优化方法.选用SiGe HBTs作为有源元件,采用T型输入、输出匹配网络设计了电路,并用安捷伦ADS-2006A软件对噪声系数、增益等各项指标进行了仿真.最终在频率为5.2 GHz下,LNA噪声系数F为1.5 dB,增益S21达到12.6 dB,输入、输出反射系数S11和|S22较好,在工作频带内小于-10 dB,LNA性能良好.     

一个采用0.18μm CMOS工艺的3－5GHz超宽带平坦增益低噪声放大器

本论文设计并实现了一个用于UWB脉冲体制的3-5GHz超宽带平坦增益的全差分低噪声放大器。在电路设计上,采用了一种增益平坦化技术,并且利用了串连建峰与并联建峰技术,分别实现了宽带的输入匹配与整个电路大的增益带宽积。同时,利用反馈技术,进一步拓展带宽和削减带内增益波动。此LNA才用SMIC 0.18um CMOS射频工艺流片验证。测试结果表面电路3dB带宽为2.4~5.5GHz,最高增益可达13.2dB,在3－5GHz的带内增益波动仅为＋/- 0.45dB,最低噪声系数为3.2dB．输入匹配性能良好,在2.9~5.4GHz范围内S11<-13dB,电路的输入P1dB为－11.7dBm@5GHz,电路采样1.8v供电,整个差分电路消耗电流9.6mA.     

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。     

12~18 GHz GaAs MMIC低噪声放大器设计

采用GaAs工艺设计了一个12~18 GHz毫米波单片集成电路(MMIC)低噪声放大器(LNA)。采用三级单电源供电放大结构,运用最小噪声匹配设计、共轭匹配技术和负反馈结构,同时满足了噪声系数、增益平坦度和输出功率等要求。仿真表明：在12~18 GHz的工作频带内,噪声系数为1.15~1.41 dB,增益为27.9~29.1 dB,输出1 dB压缩点达到15 dBm,输入、输出电压驻波比(VSWR)系数小于1.72。     

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。     

一种多模多频无线收发器前端SiGe BiCMOS低噪声放大器

基于IBM 0.18μm SiGe BiCMOS工艺,提出了一种应用于2.4～2.5GHz 802.11b/g频段的低噪声放大器(LNA).电路采用全差分发射极电感负反馈共射共基(Cascode)结构,对称电感有效地降低了芯片面积,优化了电路性能.仿真结果表明:该电路在2.4 GHz到2.5 GHz频率范围内,增益(S21)达到25 dB,噪声系数(NF)小于1.5 dB,大幅度提高了收发机系统的性能.此外,输入和输出匹配(S11,S22)分别达到-15 dB,1 dB压缩点大于-25 dBm.电源电压为2.5 V时电路总电流为3 mA.     

3 GHz~5 GHz CMOS超宽带低噪声放大器分析与设计

采用TSMC公司的0.18μm CMOS工艺,设计了一款具有带外抑制功能的超宽带低噪声放大器(UWB LNA),电路基于窄带PCSNIM LNA拓扑结构,并利用二阶切比雪夫滤波器和带外抑制电容代替传统输入匹配网络。电路由1.8 V直流电源供电,功耗约为11.5 mW。仿真结果表明,在3 GHz~5 GHz的超宽带频段内,平均正向增益约为13.9 dB,输入、输出回波损耗S11和S22分别小于-13 dB和-15 dB,最小噪声系数仅为0.997 dB,三阶交调点IIP3均值为5.40 dB。此外,反向隔离度S12和稳定性StabFact1等性能指标也取得了不错的仿真效果。     

一种低差分输出不匹配度的单转差分低噪声放大器

本文设计了一种应用于GPS接收机的单端输入差分输出低噪声放大器。我们提出了一种利用变压器或中心抽头差分电感中的电感耦合来降低差分输出不匹配度的方法。文中对降低不匹配度的原理进行了分析,并且讨论了如何选择电感尺寸。本文的LNA带ESD保护,使用TSMC 0.18um工艺实现,并且封装后在PCB上进行测试。LNA工作在1.575GHz,电压增益为24.6dB, 噪声系数为3.2dB,差分输出增益不匹配度小于0.2dB,相位不匹配度小于2度,LNA工作电压为1.8V,消耗5.2mA电流。     

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。     

一种应用于超宽带系统的宽带LNA的设计

结合切比雪夫滤波器,可以实现宽带输入匹配的特性和片上集成窄带低噪声放大器(LNA)的噪声优化方法。提出一套完整的基于CMOS工艺的宽带LNA的设计流程,并设计了一个应用于超宽带(UWB)系统的3~5 GHz宽带LNA电路。模拟结果验证了设计流程的正确性。该电路采用SMIC 0.18μm CMOS工艺进行模拟仿真。结果表明,该LNA带宽为3~5 GHz,功率增益为5.6 dB,带内增益波动1.2dB,带内噪声系数为3.3~4.3 dB,IIP3为-0.5 dBm;在1.8V电源电压下,主体电路电流消耗只有9 mA,跟随器电流消耗2 mA,可以驱动1.2 pF容性负载。     

2.45 GHz 0.18 μm全差分CMOS低噪声放大器设计

设计了一个基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺的2.45 GHz全差分CMOS低噪声放大器.根据电路结构特点,采用图解法对LNA进行功耗约束下的噪声优化,以选取最优的晶体管栅宽;设计了仅消耗15 μA电流的偏置电路;采用在输入级增加电容的方法,在改善输入匹配网络特性的同时,解决了栅极电感的集成问题.仿真结果表明:LNA噪声系数为1.96 dB,功率增益S_(21)超过20 dB,输入反射系数S_(11)和输出反射系数S_(22)分别小于-30 dB和-20 dB,反向功率增益S_(12)小于-30 dB,1 dB压缩点和三阶互调输入点IIP3分别达到-17.1 dBm和-2.55 dBm,整个电路在1.8 V电源下功耗为22.4 mW.     

一种采用有源电感的可调增益小面积超宽带低噪声放大器

设计了一款采用可调谐有源电感（TAI）的可调增益的小面积超宽带低噪声放大器(LNA),输入级采用共基极结构,输出级采用射随器结构,分别实现了宽带输入和输出匹配;放大级采用带有反馈电阻的共射共基结构以取得宽的带宽,并采用TAI作负载,通过调节TAI的多个外部偏压使LNA的增益可调。结果表明,该LNA在2~9GHz的频带内,通过组合调节有源电感调节端口的偏压可实现S21在16.5~21.1dB的连续可调;S11小于-14.7dB;S22小于-19.3dB;NF小于4.9dB;芯片面积仅为0.049mm2。     

0.6V CMOS低噪声放大器的设计与优化*

采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计了一个低电压低功耗的低噪声放大器(Locked Nucleic Acid,LNA).分析了在低电压条件下LNA的线性度提高及噪声优化技术.使用Cadence SpectreRF仿真表明,在2.4 GHz的工作频率下,功率增益为19.65 dB,输入回波损耗S11为-12.18 dB,噪声系数NF为1.2 dB,1 dB压缩点为-17.99 dBm,在0.6V的供电电压下,电路的静态功耗为2.7 mW,表明所设计的LNA在低电压低功耗的条件下具有良好的综合性能.     

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。     

基于移动数字电视应用的宽带可变增益LNA设计

提出了0.13 μm CMOS工艺下可兼容多标准DVB-H/DAB/CMMB的移动数字电视调谐器射频前端双通道LNA设计。在UHF频段和L波段下,设计分别采用片上balun电路、双交叉耦合技术、开关转换电路、伪差分电路等技术以达到LNA宽带匹配、可变增益、低NF及高线性度的指标要求。版图后仿真结果显示:在UHF频段,仿真频率范围为470~860MHz,LNA增益范围为14.7~38.8dB,NF<2.4dB,IIP3=1.979dBm;在L波段,仿真频率范围为1.4~1.8 GHz,LNA增益范围为13~38.5 dB,NF<2.7 dB,IIP3=3.605 dBm。该设计较好地实现了多标准下LNA宽带可变增益性能。     

用于SiGe HBT LNA的新型双有源偏置电路的设计

偏置工作点是影响低噪声放大器(LNA)线性度的因素之一.为了保证LNA能够更好地对信号进行线性放大,稳定的偏置工作点对于放大器来说显得尤为重要.提出了一种新型有源偏置技术,通过同时采用两个电流源为LNA提供直流偏置,以达到稳定放大器偏置工作点的目的.基于JAZZ 0.35 μm SiGe工艺,采用该新型双有源偏置技术,设计了一款LNA.在1.8～2.2 GHz频带时,放大器的增益为22.03±0.46 dB,噪声系数小于3.7dB,2.0 GHz时的输入3阶交调点(IIP3)为5 dBm,相对于传统无源偏置的LNA提高了10 dBm.仿真验证了该新型有源偏置技术对提高LNA线性度的有效性.     

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.