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1.2GHz CMOS低噪声放大器的仿真设计与实现

发布时间:2018-10-16 12:45
【摘要】:近年来,用EDA软件对物体进行的仿真设计与实现在各大领域和行业中已经有了非常广泛的使用,其中包括各大型企业、事业机构以及从事教学领域的各大科技研究中心等。比如说,在一些高端的机械设计制造产品如飞机,EDA的应用对其开发、绘图、仿真性能测试等方面都有着显著的作用。论文充分结合使用EDA软件Cadence、HFSS以及ADS对CMOS工艺射频低噪声放大器进行建模、模型分析、仿真与实测对比,获得了精准的模型表达和完整的设计验证流程,对基于CMOS工艺的低噪声放大器的通讯技术应用有着十分重要的理论和实际意义。论文首先对电子电路设计、电磁仿真使用的软件做了相关调研,选取了相应设计软件并对各个设计软件的功能及用法进行了研究。然后论文对研究对象作了需求分析,也即是对所仿真设计的低噪声放大器所要达到的性能指标进行了分析。之后为了奠定后续研究基础,论文分析了所选择的设计实体-低噪声放大器的各种结构,详细的比较了各电路的优缺点并讨论了电感设计的方法和其高频特性,以及在HFSS软件仿真中涉及到的各项参数。同时,鉴于电感器件是低噪声放大器中不可或缺的一个重要器件,论文中也对CMOS硅衬底电感特征参数、高频特性等进行了分析,这也是后续研究工作的基础之一。再有,论文重点介绍了四类低噪声放大器以及三类低噪声放大器电感的仿真设计方法。四类低噪声放大器包括:单端的共源共栅低噪声放大器、差分输入差分输出低噪声放大器、采用巴伦结构的低噪声放大器和提高线性度的低噪声放大器。三类低噪声放大器电感包括:带抽头的电感、不带抽头的电感和巴伦。最后,论文给出了使用Cadence软件做的后三类差分低噪放大器的版图结构,对四类放大器都对其进行了电路仿真。其中,后三类差分放大器给出了后仿结果,采用巴伦结构的差分放大器通过了90nm流片并进行了芯片测试得到理想的测试结果。整个论文都是通过三款EDA软件Cadence、HFSS以及ADS软件协同仿真来完成的,具有非常强的软件工程意义。
[Abstract]:In recent years, the simulation design and implementation of objects with EDA software has been widely used in various fields and industries, including large enterprises, institutions and scientific and technological research centers engaged in teaching fields and so on. For example, in some high-end mechanical design and manufacturing products such as aircraft, the application of EDA plays a significant role in its development, drawing, simulation performance testing and so on. In this paper, EDA software Cadence,HFSS and ADS are used to model the RF LNA of CMOS process. The model analysis, simulation and actual measurement are compared, and the accurate model expression and complete design verification flow are obtained. It has very important theoretical and practical significance for the communication technology application of low noise amplifier based on CMOS process. In this paper, the design of electronic circuit and the software used in electromagnetic simulation are investigated, the corresponding design software is selected, and the function and usage of each design software are studied. Then, the requirements of the research object are analyzed, that is, the performance index of the LNA designed by the simulation is analyzed. Then, in order to lay the foundation of the following research, the paper analyzes the various structures of the selected design entity-LNA, compares the advantages and disadvantages of each circuit in detail, and discusses the method of inductance design and its high frequency characteristic. And the parameters involved in HFSS software simulation. At the same time, since inductor is an indispensable and important device in LNA, the inductance characteristic parameters and high frequency characteristic of CMOS silicon substrate are also analyzed in this paper, which is one of the bases of further research. Thirdly, four kinds of low noise amplifiers and three kinds of inductors of low noise amplifiers are introduced in this paper. Four kinds of low noise amplifiers include a single-ended common source low-noise amplifier, a differential input differential output low-noise amplifier, a Barron low-noise amplifier and a low-noise amplifier to improve the linearity. Three types of low-noise amplifier inductors are: inductors with taps, inductors without taps, and Barron. Finally, the layout of the latter three kinds of differential low noise amplifiers using Cadence software is given, and the circuit simulation of the four kinds of amplifiers is carried out. Among them, the latter three kinds of differential amplifiers give the post-simulation results. The differential amplifiers with Barron structure pass through the 90nm chip and test the chip to get the ideal test results. The whole paper is completed by three EDA software Cadence,HFSS and ADS software co-simulation, which has very strong software engineering significance.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN722.3

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本文编号:2274402

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