LC tank 在RF放大器中的作用
以共源放大电路为例,饱和区的小信号增益为Av≈−gmRDA_v\approx-g_mR_DAv≈−gmRD
但是我们知道,电阻在高频的时候不再仅仅是一个电阻,会有寄生电感和寄生电容产生,其等效模型如下:
随着频率的频率特性曲线如下:
可以看到,对于阻值比较大的电阻来说,频率越高,电阻值越低。因此CS电路的增益会随之下降,无法实现较好的放大器增益特性。
这个时候我们可以用并联LC tank来代替阻性负载,如下图的放大器电路所示。因为谐振时并联LC tank可以视为无穷大的电阻,与漏极电流相乘可以得到幅度更大的输出,因此可以实现更好的增益性能。
通过多个LC tank之间的相互配合,可以实现宽带的放大器电路。
图片来源Cheng, G., Li, Z., Luo, L., Wang, Z., He, X. and He, B., 2018. A low power and high gain current-reused LNA using cascaded L-type input matching network. Microelectronics journal, 75, pp.15-26.
关于LC tank的损耗R0R_0R0的影响,一共有两种模型:
与L并联 | 与L串联 |
---|---|
品质因数Q随着R的增大而增大 | 平质因数Q随着R的增大而减小 |
其中品质因数Q虽然可以通过计算阻抗后通过image/real得到,但是用实际的物理现象理解更方便:
并联时,R的电阻越大,那么R分得的电流越少,更多的电流将流向LC tank,损耗越小,即Q值越高。
串联时,R的阻抗越大,损耗越大,即Q值越低。
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