一种基于抽头电感的分布式放大器
发布时间：2021-04-15 07:36
采用0.18μm CMOS工艺,设计了一种基于抽头电感的四级分布式放大器。采用抽头电感,减小了片上电感的数量,减小了芯片面积,在保持良好的端口阻抗匹配特性的同时提升了分布式放大器的增益。仿真结果表明,在1.48～15.5 GHz频带范围内,增益为8.6 dB,波动程度为±1.25 dB。版图面积为（0.59×1.1） mm2。
【文章来源】：微电子学. 2020,50(01)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
传统的四级分布式放大器
本文设计的基于抽头电感的四级分布式放大器如图2所示。三端口的抽头电感代替了两端口的传统片上电感,减少了两个片上电感,从而减小了芯片面积。增益单元电路选用峰化共源共栅结构。由两个NMOS管构成共源共栅结构,只增加了很小的电路面积,明显提高了增益和反向隔离度。此外,在两个NMOS管之间加入峰化电感,提高了放大器的增益[6]。基于对放大器的带宽、增益和功耗的折中考虑,选择NMOS管的栅宽和栅长分别为84 μm和180 nm。设置增益单元中的两端口峰化电感的取值,在10 GHz频率下为231 pH。综合考虑增益单元的输入、输出阻抗值以及抽头电感值,以得到较佳的传输线阻抗匹配性。最终,将栅极输入传输线和漏极输出传输线的终端负载分别设置为41 Ω和72 Ω。
根据式(7)、式(8)可知,耦合系数KL13-L23在10 GHz处约为0.27。将片上抽头电感利用ADS仿真得到的S参数代入Cadence中,进行电路仿真。通过计算得到的图2中各抽头的电感值如表1所示。抽头电感Lin和Lon(n=1,2,3,4)的等效模型均如图4所示。其中LG1和LG2_1分别为抽头电感Li1中Port1与Port3、Port2与Port3之间的电感,其他电感的表述同理。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design of a CMOS Distributed Power Amplifier with Gradual Changed Gain Cells[J]. ZHANG Ying,LI Zeyou,YANG Hua,GENG Xiao,ZHANG Yi. Chinese Journal of Electronics. 2018(06)
[2]2.5～14.5GHz分布式功率放大器设计[J]. 张瑛,马凯学,张翼,张长春,周洪敏. 西安电子科技大学学报. 2018(01)
[3]一种超宽带正交调制器片上巴伦的设计[J]. 廖奎旭,范超,吴开拓,闫翔宇. 微电子学. 2016(06)
[4]Design of a low noise distributed amplifier with adjustable gain control in 0.15μm GaAs PHEMT[J]. 张瑛,王志功,徐建,罗寅. 半导体学报. 2012(03)
本文编号：3138913
【文章来源】：微电子学. 2020,50(01)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
传统的四级分布式放大器
本文设计的基于抽头电感的四级分布式放大器如图2所示。三端口的抽头电感代替了两端口的传统片上电感,减少了两个片上电感,从而减小了芯片面积。增益单元电路选用峰化共源共栅结构。由两个NMOS管构成共源共栅结构,只增加了很小的电路面积,明显提高了增益和反向隔离度。此外,在两个NMOS管之间加入峰化电感,提高了放大器的增益[6]。基于对放大器的带宽、增益和功耗的折中考虑,选择NMOS管的栅宽和栅长分别为84 μm和180 nm。设置增益单元中的两端口峰化电感的取值,在10 GHz频率下为231 pH。综合考虑增益单元的输入、输出阻抗值以及抽头电感值,以得到较佳的传输线阻抗匹配性。最终,将栅极输入传输线和漏极输出传输线的终端负载分别设置为41 Ω和72 Ω。
根据式(7)、式(8)可知,耦合系数KL13-L23在10 GHz处约为0.27。将片上抽头电感利用ADS仿真得到的S参数代入Cadence中,进行电路仿真。通过计算得到的图2中各抽头的电感值如表1所示。抽头电感Lin和Lon(n=1,2,3,4)的等效模型均如图4所示。其中LG1和LG2_1分别为抽头电感Li1中Port1与Port3、Port2与Port3之间的电感,其他电感的表述同理。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design of a CMOS Distributed Power Amplifier with Gradual Changed Gain Cells[J]. ZHANG Ying,LI Zeyou,YANG Hua,GENG Xiao,ZHANG Yi. Chinese Journal of Electronics. 2018(06)
[2]2.5～14.5GHz分布式功率放大器设计[J]. 张瑛,马凯学,张翼,张长春,周洪敏. 西安电子科技大学学报. 2018(01)
[3]一种超宽带正交调制器片上巴伦的设计[J]. 廖奎旭,范超,吴开拓,闫翔宇. 微电子学. 2016(06)
[4]Design of a low noise distributed amplifier with adjustable gain control in 0.15μm GaAs PHEMT[J]. 张瑛,王志功,徐建,罗寅. 半导体学报. 2012(03)
本文编号：3138913
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