0.3～3GHz SOI CMOS低功耗低噪声放大器设计

发布时间：2022-10-19 21:17

　　低噪声放大器作为无线通讯系统重要组成部分,它将对射频接收机的整体性能产生很大影响。宽带技术具有高频谱利用率、高传输速率等优点,所以宽带低噪声放大器成为现今无线通讯技术研究的热点,而且宽带低噪声放大器通用性强。低噪声放大器是接收机的一个重要耗能部分,因此研究低功耗低噪声放大器具有重要意义。而SOI技术较传统CMOS技术具有速度快、功耗小、集成密度高、抗辐照特性好等优点。因此,研究基于SOI CMOS工艺的宽带低功耗低噪声放大器具有很好的工程背景及应用价值。本课题采用0.28μm SOI CMOS工艺,设计了一款工作频率为0.3~3GHz的低功耗低噪声放大器（Low Noise Amplifier,LNA）。电路采用电容交叉耦合共栅-共栅结构,实现宽带输入匹配,提高隔离度;采用双电容交叉耦合结构以减小电路的噪声系数、降低功耗;采用电流复用技术,进一步减小电路的功耗。本文分别给出宽带低功耗LNA的原理图、前仿真结果、版图设计、后仿真结果及测试结果。测试结果表明:在电源电压为2.5V时,核心电路的工作电流为2.4mA;在0.3~3GHz的工作频率内,输入输出匹配均小于-10dB;噪声系数（加缓... 

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容与设计指标
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 设计指标
    1.4 论文组织
第2章 低噪声放大器原理
    2.1 低噪声放大器的性能参数
        2.1.1 噪声系数
        2.1.2 增益及增益平坦度
        2.1.3 线性度
        2.1.4 S参数
        2.1.5 稳定性
    2.2 宽带低噪声放大器的几种基本结构
        2.2.1 输入并联电阻结构
        2.2.2 共栅结构
        2.2.3 电阻负反馈结构
        2.2.4 分布式放大器结构
    2.3 本章小结
第3章 宽带低功耗低噪声放大器的设计
    3.1 宽带低功耗低噪声放大器的设计
        3.1.1 宽带电路结构设计
        3.1.2 隔离度优化
        3.1.3 噪声优化
        3.1.4 输入匹配设计
        3.1.5 负载选择
        3.1.6 缓冲器设计
        3.1.7 低功耗设计
        3.1.8 ESD保护电路设计
        3.1.9 电路总体方案
    3.2 宽带低功耗低噪声放大器的前仿真结果
        3.2.1 直流工作点
        3.2.2 S参数与电压增益的前仿真结果
        3.2.3 噪声系数前仿真结果
        3.2.4 输入1dB压缩点的前仿真结果
        3.2.5 稳定性的前仿真结果
        3.2.6 宽带低功耗低噪声放大器的前仿真结果总结
        3.2.7 各工艺角不同温度下的前仿真结果汇总
    3.3 本章小结
第4章 宽带低功耗低噪声放大器的版图设计
    4.1 版图设计要点
        4.1.1 对称性
        4.1.2 寄生参数
        4.1.3 天线效应
        4.1.4 闩锁效应
        4.1.5 线电流密度
    4.2 宽带低功耗低噪声放大器的版图设计
    4.3 宽带低功耗低噪声放大器的后仿真
        4.3.1 直流工作点
        4.3.2 S参数与电压增益的后仿真结果
        4.3.3 噪声系数后仿真结果
        4.3.4 输入1dB压缩点后仿真结果
        4.3.5 稳定性前后仿真结果
        4.3.6 宽带低功耗低噪声放大器的后仿真结果总结
        4.3.7 各种工艺角后仿真结果汇总
    4.4 本章小结
第5章 宽带低功耗低噪声放大器测试方案与测试结果总结
    5.1 宽带低功耗低噪声放大器的引脚介绍
    5.2 测试所需仪器
    5.3 宽带低功耗低噪声放大器测试方案
        5.3.1 S参数测试与输入1dB压缩点测试
        5.3.2 噪声系数测试
    5.4 宽带低功耗低噪声放大器的测试结果
        5.4.1 直流工作点测试
        5.4.2 S参数测试
        5.4.3 线性度测试
        5.4.4 噪声测试
        5.4.5 测试结果总结
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种宽带低噪声放大器设计[J]. 郭锐,高艳丽,孙金中,谢凤英.  中国集成电路. 2017(07)
[2]一种应用于宽带电台的宽带低噪声放大器[J]. 陈明辉,王楠,王鑫华.  中国集成电路. 2016(11)
[3]集成电路版图设计的技巧[J]. 齐俊玮.  黑龙江科技信息. 2014(19)
[4]SOI技术的发展思路[J]. 陈昕.  电子器件. 2010(02)
[5]浅谈CMOS模拟集成电路版图设计的器件匹配方法[J]. 姚芳,李秋利.  集成电路通讯. 2008(04)
[6]浅谈CMOS模拟集成电路版图设计的器件匹配方法[J]. 姚芳,李秋利.  集成电路通讯. 2008 (04)
[7]使用负反馈技术设计宽带低噪声放大器[J]. 刘抒民,田立卿.  遥测遥控. 2007(03)

硕士论文
[1]6-12GHz微波集成电路宽带低噪声放大器仿真设计[D]. 杨爽.电子科技大学 2014



本文编号：3694119