cascode结构:

匹配前的基本放大电路(共源共栅)

仿真结果


但是在CG的栅极并联5 pF的电容后,增益放大二十倍。


是因为信号从共源管的栅极输入后,被共源管放大器放大的信号会通过共栅管的Cgs(寄生电容)漏到栅极,如果不用电容把信号过滤掉,共栅管就会对这部分信号进行二次放大,这时放大的信号很可能因为相位跟共源管不一样而抵消掉原来的信号,所以增益很低。 但是如果能控制相位一样,就能达到增大摆幅的效果;其中并联到地的电容能分压,也能改变相位,Cgs也能改变相位。(理论和仿真可能做到,但是实际有版图和各种寄生参数的影响不好实现,所以干脆并联个大电容,把这部分信号全部过滤掉)

Cascode结构的放大功能主要靠共源管。

找偏置的时候,CG端会比CS端的电压更大。

匹配后的单极放大结果:

5-6 GHz进行匹配时,低频没有传输线效应,直接用电容电感电阻进行匹配即可。 电感用带有Q值的进行匹配。Q暂时取15.

A 0.13µm Inductively Degenerated Cascode CMOS LNA at 2.14GHz
源极退化的cascode结构:允许在低功耗约束下最大化增益,并且还具有良好的输入和输出隔离。良好的反向隔离将提高稳定性并简化输入端口匹配。
其中 Ld 和 Cd 提供输出匹配;M3 和 R1 形成电流镜电路 。 VDD =1.2 V, Vgs = 0.6V .

A Gain Boosting Single Stage Cascode LNA for Millimeter-wave Applications

Cblock 为隔直电容, Lp 是偏置电感器,为RFIN端口的交流信号提供高阻抗路径,有助于缓解LNA输入端的信号耦合。 Ls 是源极退化电感, Ld 是输出端的漏极电感。 该架构消除了 M1 栅极-漏极之间的米勒效应的影响, 从而在LNA输入和输出之间提供良好的反向隔离。 M2有助于 LNA的增益性能,主要是M1 CS放大信号。

输入匹配
输入小信号等效电路

其中 Cblock 和 Lp 会影响输入阻抗的虚部(相位)。
在60GHz的时候,参数为:(其实在高频下得将其中的集总元件换成传输线)


其中 Lp 和 Ls 是用来谐振 Cp1 和 Cp2 的电感器,这样的话放大器的NF会进一步降低。
变压器的简化模型插入M1和M2中来代替图1中的电感,可以减少噪声和面积。

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