一种 低噪声放大器 电路结构
近期工作繁忙，所学习的东西又长久的没有实质性的进展，因此断更了很久。
前些天看到了一种2020 JSSCC上发表的LNA电路结构，感觉十分有趣，在这分享给大家。
电路结构如上图所示，这是一种Unbalanced to Balunced Low Noise Amplifier 电路结构，它的主要功能是实现信号的放大，同时将单端的信号转变为差分的电信号。信号从Vs输入，经过同向放大的CG放大器和反向放大的CS放大器，最终信号以差分的形式出现在输出端口。
这里介绍一下这个电路的几个Tricks，研究它的奇妙之处。
1 消除噪声
MCG晶体管产生的噪声（或者非线性的信号），假设某个时刻，这个噪声信号在Vout+产生的信号为+，那它在Vout-产生的信号也必然为+，这样对以差分形式输出的信号而言，MCG晶体管的噪声信号就被消除了。
上图比较简单的介绍了噪声消除的过程和原理，可以看到，完美的噪声消除，比较依赖CG和CS两条通路的增益匹配程度。
2 改善信号平衡
信号平衡不仅是差分信号的要求，也影响着噪声消除的效果，因此，有必要获得一个比较完美的差分信号。
除了保证设计的匹配以外，对信号的平衡贡献最大的，是晶体管MA、MB和耦合电容Cc。信号在MA/MB的source端口变为电压信号，经过MA/MB转变为电流信号，然后再输出端口重又变为电压信号，这里的MA、MB对信号的平衡作用很大。
假设AB分MA，MB没有加Cc电容前，流过晶体管的信号，他们之间存在的相位和幅度的失配，加了Cc以后，MA/MB晶体管的电流信号受到A/B同时作用，此时，流出MB晶体管的电流变为了C。
同理，加了Cc以后，MA/MB晶体管的电流信号受到A/B同时作用，此时，流出MA晶体管的电流变为了D。此时，差分输出信号的失配得到了比较明显的改善。
加入耦合电容后的增益特性曲线，可以看到幅度失配很小。约0.001dB
With 和Without耦合电容，输出电压的相位失配仿真结果。可以看到，耦合电容大大改善了相位失配。
3 提升增益
没有加入反馈通路的电路结构如下所示，这个电路的CG放大器部分的增益为gm*RL。gm为晶体管MCG的跨导。
加入反馈电路以后，信号被加强以后，以相反的极性出现在了MCG的栅极。如下所示：
则有效跨导提高为（1+A）*gm。A为环路增益，环路增益的算法也是很有趣味的。我们后面再讨论。跨导管的有效跨导被提高了（1+A）倍。这是提高增益的第一个方面。
当然对于右边的CS放大电路来说，负反馈是降低了整体的增益了的。这会不会使得整体的增益提高不明显，甚至，整体增益降低了呢？
答案是不会。原因在于右边的Cascode晶体管，MB的有效跨导被提高了，在没有Cc耦合电容的时候，MB和MBLD之间的尺寸比例是1：5，那么对小信号的分流也是1：5。但是由于耦合电容的存在，MB的有效跨导提高为[ gmC*（1+A）*gm/gmC]，约为[ gmC*（1+A）]，。这样交流信号的分配，会从原来的1：5，变为{[ gmC*（1+A）]：5gmC}。CS放大器的增益，也被放大了。这部分增益的提高，会有效减少负反馈带来的增益降低，提高增益。
没有Cc之前，MB动态电流为32uA,MA电流为56uA。
加了Cc之后，MB的动态电流变为 60uA，MA电流为60uA。
可以看到，两路电流都变大，理论上增益的变化为：20log(120/88)=2.7dB。如果算上相位的优化，实际的增益提升会更多。
4 环路增益的计算
环路增益的计算是这个电路里面最有意思的一个环节。
这里面有两个环路，一个是MCS-->MBLD-->CB3-->MCG，环路一 ;另一个是MBLD-->CB3-->MCG-->MA-->MB，环路二。
由环路一确定的环路增益为gm*RL。
环路二的效果是导致MBLD的电流减少，从而导致环路增益降低，降低的幅度为：
因此总的环路增益为
【1】Sinyoung Kim, Member, IEEE, and Kuduck Kwon , Senior Member, IEEE," Broadband Balun-LNA Employing Local Feedback gm-Boosting Technique and Balanced Loads for Low-Power Low-Voltage Applications"
上面提高的MCG的的有效跨导，就是gm乘以这个值。
继续学习。
一种 低噪声放大器 电路结构相关推荐
- 射频微波芯片设计7：详解基于ADS的低噪声放大器芯片设计
本文共计六部分 1.前 言--讨论为啥要做低噪放 2.基本概念--认识什么是低噪放 3.通识技术--讨论常见的设计方法 4.流行技术--浅析低噪放常见的研究动态 5.工程技术--演示基于仿真工具演示综 ...
- MATLAB超宽带通信技术,基于ADS和Matlab的超宽带低噪声放大器的频带选择性设计
0 引言 随着无线通信技术的发展和广泛应用,频率的需求越来越高,带宽也越来越宽,使得传统的窄带系统已经无法满足大流量数据传输的需求,因此宽带无线通信电路设计成为研究热点.2002年2月14日,美国联邦 ...
- ADS系列 – 低噪声放大器（LNA）模型下载安装及 LNA仿真设计
1.概述 低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)作为接收系统的第一个电路单元,它的性能直接影响着整个接收机的性能.低噪声放大器的功能是在保证产生最低的噪声前提下,将信号进行放大 ...
- 低噪声放大器（LNA）的全球与中国市场2022-2028年：技术、参与者、趋势、市场规模及占有率研究报告
报告页数: 150 图表数: 100 报告价格:¥16800 本文研究全球与中国市场低噪声放大器(LNA)的发展现状及未来发展趋势,分别从生产和消费的角度分析低噪声放大器(LNA)的主要生产地区.主要 ...
- RF低噪声放大器设计
工程师们一般都把RF低噪声放大器设计视为畏途.要在稳定高增益情况下获得低噪声系数可能极具挑战性,甚至使人畏惧.不过,采用最新的GaAs(砷化镓)异质结FET,可以设计出有高稳定增益和低于1dB噪声系数 ...
- cmos低噪声放大器设计实例
4.2 CMOS 低噪声放大器设计实例 本节通过一个 5.5GHz 低噪声放大器来讨论利用 Cadence IC 来进行低噪声放 大器原理图设计.仿真参数设置.版图绘制等基本方法和流程. 低噪声放大器 ...
- jvm七种垃圾收集器
JVM_七种垃圾收集器介绍 本文中的垃圾收集器研究背景为:HotSpot+JDK7 一.垃圾收集器概述 如上图所示,垃圾回收算法一共有7个,3个属于年轻代.三个属于年老代,G1属于横跨年轻代和年老代的 ...
- 专访中国移动钱岭：大数据更像是一种“倍增器”
记者 | 杨丽 出品 | AI科技大本营(rgznai100) 为把握时代特征,2016 年中国移动确定并大力推动"大连接"战略,并制定了"十三五"时期做大连接 ...
- 【Android 逆向】ART 脱壳 ( InMemoryDexClassLoader 脱壳 | 加固厂商在 ART 下使用的两种类加载器 | InMemoryDexClassLoader 源码 )
文章目录 一.加固厂商在 ART 下使用的两种类加载器 ( InMemoryDexClassLoader | DexClassLoader ) 二.InMemoryDexClassLoader 源码分 ...
最新文章
- 如何解决从数据库里面取出的时间晚了8个小时
- 建立Windows Embedded Compact 7开发环境
- 16位汇编相关寄存器
- mongodb第二篇文章~关于集群认证的那点事
- devops_您的DevOps阅读心愿单的10本书
- 快视频：剽窃了B站的数据库？360的常规操作了。
- 网络文件系统访问与ftp服务
- BZOJ 2406 LuoguP4194 矩阵 有上下界可行流
- 在windows下安装Linux双系统共存不需要改引导（U盘安装版本）
- java学习心得---循环结构
- php抽奖实现-概率算法
- win7升级Powershell到5.1（for flutter）
- SAP、ERP、OA名词解释，SAP与ERP区别； ERP与OA区别
- matlab 存成bmp格式,MAT、BMP、PNG文件格式说明及MATLAB中文件的保存方式
- TensorFlow2.0教程-文本分类
- 微擎修改服务器域名,微擎服务器ip地址修改
- 数据结构与算法之排序算法
- 判断用户输入的年份(平年或闰年)
- 一款功能强大的Web接口和网页测试工具
- 为什么以及如何通过机器人学习编程和项目实践