55nm CMOS低功耗射频低噪声放大器研究

发布时间：2023-04-29 01:10

　　随着射频集成电路与无线通信技术的发展,CMOS无线射频收发技术越来越呈现高性能、低功耗的要求。低噪声放大器作为射频接收前端电路的关键模块,对其性能和功耗的研究对于整个无线通信系统具有非常重要的意义。本文基于TSMC 55nm RF CMOS工艺,设计了一款2.4GHz低功耗窄带低噪声放大器。论文首先介绍了2.4GHz ISM频段下低功耗射频前端电路的研究意义与研究现状,并结合射频电路基本噪声理论和经典二端口网络模型,对不同输入阻抗匹配结构的低噪声放大器进行了噪声、增益等关键性能参数的分析。然后结合性能参数指标要求,采用两级级联电流复用的共源级结构,有效降低了电路功耗;同时采用亚阈值区偏置技术,提高晶体管跨导和增益,降低噪声系数;使用LC谐振网络替代栅极串联偏置大电感,节约设计的面积成本;另一方面,利用改进的源极电感负反馈结构和源极跟随器结构,实现了电路良好的输入输出阻抗匹配。最后完成低功耗低噪声放大器的版图设计,并对仿真结果进行分析。本文给出了低功耗低噪声放大器的电路设计过程、前仿真结果、版图设计过程和后仿真结果。仿真结果表明,电源电压为1.2V下工作电流约为1.88mA,核心电路功耗...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 CMOS射频集成电路发展
        1.1.2 ISM频段介绍
        1.1.3 射频接收前端关键模块
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文组织和内容安排
第二章 低功耗低噪声放大器基本理论
    2.1 基本噪声源
    2.2 经典二端口网络噪声
        2.2.1 噪声因子与噪声系数
        2.2.2 最优噪声源导纳
        2.2.3 MOSFET噪声模型
        2.2.4 MOSFET二端口网络噪声
    2.3 多级级联放大器噪声
    2.4 低噪声放大器的主要性能参数
        2.4.1 增益
        2.4.2 噪声系数
        2.4.3 S参数
        2.4.4 线性度
        2.4.5 稳定性
        2.4.6 功耗
    2.5 低噪声放大器匹配结构
        2.5.1 直接并联电阻型共源级放大结构
        2.5.2 阻性反馈共源级放大结构
        2.5.3 共栅级放大结构
        2.5.4 源极电感负反馈的共源级放大结构
    2.6 常见低功耗技术与应用
    2.7 本章小结
第三章 低功耗低噪声放大器的设计与前仿真
    3.1 低噪声放大器电路结构
    3.2 低噪声放大器电路模块分析
        3.2.1 亚阈值区偏置
        3.2.2 输入匹配
        3.2.3 电流复用
        3.2.4 增益分析
        3.2.5 噪声分析
        3.2.6 输出匹配
    3.3 低噪声放大器前仿真结果
    3.4 前仿真结果总结
    3.5 本章小结
第四章 版图设计与后仿真
    4.1 版图设计注意事项
        4.1.1 匹配原则
        4.1.2 寄生参数的减小
        4.1.3 降噪规则
    4.2 版图模块设计
    4.3 低噪声放大器后仿真结果
    4.4 后仿真结果总结
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献



本文编号：3804853