一种低功耗ＣＭＯＳ并行双频低噪声放大器
2019-08-02 13:17:05 点击：
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２．３ 功耗约束下的性能优化
要在功耗限制下取得最小的噪声系数，需要将ＬＮＡ中晶体管沟道宽度选为
式中：Ｌ为晶体管沟道长度；Ｃｏｘ为单位面积的栅极氧化层电容。
晶体管的栅源电容Ｃｇｓ可由其沟道宽度Ｗ确定，此时选取合适的并联在Ｍ１栅源之间的电容Ｃｅｘ可使式（８）成立；然后选择合适的Ｌｓ值，可使式（２）成立；最后选择合适的匹配网络中的无源器件的参数值，可使式（３）在１．２２７ＧＨｚ和１．５７５ＧＨｚ同时成立。
满足式（２）（３）可以完成双频段下的输入阻抗同时匹配，满足式（３）（８），可以完成双频段下的噪声优化。而式（１０）的成立保证了以上优化都是在功耗约束下完成的，从而可以实现功耗约束下在双频段对输入阻抗和噪声性能的同时优化。
２．４ 单端输入转差分输出分析
为了完成单端输入转差分输出的功能，设计ＬＮＡ中的晶体管Ｍ１～Ｍ４的沟道宽度和沟道长度均相同。实现原理如下：信号从晶体管Ｍ１的漏极和晶体管Ｍ２的源极相连的节点输出时，电压增益为：Ａｖ≈－ｇｍ［１／（ｇｍ２＋ｇｍｂ２）］，其中ｇｍ为晶体管Ｍ１的跨导，ｇｍ２和ｇｍｂ２分别为晶体管Ｍ２的跨导和背栅跨导。Ｍ１和Ｍ２的沟道宽长比相同且流过电流相同，因而有ｇｍ≈ｇｍ２，且ｇｍ２ｇｍｂ２，故Ａｖ≈－１。即共源管Ｍ３的输入信号和共源管Ｍ１的输入信号是差分的，从而可实现单端到差分的转换功能。
３ 后仿真结果
本文中ＬＮＡ的版图如图４所示，在所有的ｐａｄ添加ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）保护，尺寸为４５０μｍ×３５０μｍ。版图设计中，将沟道较宽的ＭＯＳ管拆分成小单元并联，采用交叉对称结构以更好地匹配电路。此外，对整体版图采用双层电源环保护，减小信号串扰和衬底噪声的影响。