0.18umcmos工藝低噪聲放大器的電路及版圖設計

1、目 錄要 摘A B S T R A C T ..... ...... .... .. .. ....... .. ........ .... .... .............. .... .......... ........ .......… … ， ...........… … ， 二2引 言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……3第 一 章 緒 論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……41. 1 射 頻 集 成 電路 在 無 線通 信 技術 發(fā)展 中的重 要性 . . . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……41. 2 無 線 接 收 機 的 結 構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、. . ……， . . . . . . . . . . . . ……41. 3 工 藝 技 術 的選 擇 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、 . . . . . . . ……51. 4 藍 牙 技 術 . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. ……， . .. . . … …， .. . . . ……， .. . . . ……， .…… ， . . . . . . . . . ……， …， . . . . ……61. 5C M O S 射 頻 前 端 中 的低 噪聲 放 大 器 . . . . . . . . . . . . . . .

7、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……61. 6 論 文 的組 織 結 構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……8第 二 章 射 頻 集 成 電路 中 的 無源 元 件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9、 . . . . . . . . ……92 .1 電 阻 . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .……， . . . . . . . .

10、 . . . . . . . . ……92 . 2 電容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11、 . . . . . . . . . . . . . ……102 . 3 電感 . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12、 .. . . . . . . . . . . . . . . …… n第 三章 有 源 器 件 M O SFE T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13、 ……163.1 二 階 效應 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……

14、163. 2 短 溝 道 效 應 . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …… 173. 3 高 頻

15、小信 號模 型 . . . . . . . . . …… ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……19第 四章 低 噪 聲 放 大 器 的 噪 聲 . . . . . . . .

16、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……214.1 器 件 噪 聲 . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……214. 2 二端 口網絡 噪 聲理 論 . . …， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……234 . 3L N A 噪 聲 系數 的計 算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……274. 4 本 章 小 結 . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……29第 五章 C M O S 射 頻低 噪 聲放 大 器 的 設 計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……305.1M O S

21、FE T L N A 的拓 撲 結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……305. 2 功 耗 限制 下 的噪 聲優(yōu) 化 . . . . . . . . . . . . . . . .

22、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……345. 3 低 噪 聲放 大 器 的設 計 與 仿 真 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……， . .

23、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……365. 4 本 章 小 結 . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……38第 六章 低 噪 聲放 大器 的版 圖設計 . . . . . . . . . . . . . . . ……， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……40摘

25、要無 線 通 信 技 術 和 C M O S 工 藝 的迅 猛 發(fā) 展 使 得 基 于 C M O S 工 藝 的射 頻 集 成 電路 設 計 成 為 當 前 研 究 的 熱 點 。本 文 針 對 射 頻 接 收 機 中 的關 鍵 模 塊 一 低 噪 聲 放 大 器進 行 了設 計 。 作 為 無 線 接 收 機 中 的第 一 級 ， 低 噪 聲 放 大 器 必 須 具 有 低 的 噪 聲 系 數 ，同 時 還 要 有 足 夠 的線 性

26、 度 、合 適 的 增 益 、輸 入 輸 出 的 阻 抗 匹 配 和 低 的 功 耗 。這 些指 標 之 間是 緊 密 聯 系 的 ，如 何 折 衷 考 慮 并 根 據 系 統(tǒng) 要 求 優(yōu) 化 處 理 是 L N A 設 計 的難 點 。本 文 基 于 T SM Co.18umC M O S 工 藝 ，設 計 了一 種 應 用 在 2 . 4 G H z B l uetoot h射 頻 前 端 中 的低 噪 聲 放 大 器 。主 要 內

27、容 有 :首 先 對 集 成 電路 中 的基 本 元 件 一 電 阻 、電容 、電感 和 M O S F E T 進 行 了討 論 分析 ， 并著 重 分 析 了 M O SF E T 的物 理 特 性 。其 次 ，從 經 典 的 二 端 口網絡 噪 聲 理 論 出發(fā) ，在 對 M O SF E T 噪 聲 的 分 析 的基礎 上 ， 分 析 了 L N A 的 噪 聲 。然 后 ，對低 噪 聲 放 大 器 的 四種 拓 撲 結 構 進

28、 行 分 析 比較 ，選 擇 了 噪 聲 系 數 最 小的源 極 電感 負 反 饋 結 構 ?；?于 L N A 折 衷 設 計 的考 慮 ，本 文 還 討 論 了功 耗 約 束 下的噪 聲優(yōu) 化 技 術 ，并 以此 來 實現 L N A 的 電路 設 計 。同時 ，為 了完 善 L N A 的整 體性 能 ，本 文 在 電感 源 極 負 反饋 結 構 的基 礎 上 增 加 了具 有 高 隔 離 度 的 casco de 結 構和 高線

29、 性 度 的差 分 結 構 ，并對 最 終 的 電路 進 行 了仿真 ，得 到 的 仿 真 結 果 滿 足 系 統(tǒng)要 求 。最 后 ，介 紹 了在 射 頻 電路版 圖設 計 中需 要 特 別 注 意 的 寄 生 、匹 配 、噪 聲 隔 離等 問題 ，并 給 出 了解 決 這 些 問題 的 方 法 和 原 則 ，在 此 基 礎 上 完 成 了 L N A 的版 圖設 計 。關 鍵 詞 : C M O S ; 射 頻 集 成 電路 ; 低