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专利号: 2014102005264
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种超宽带CMOS低噪声放大器自动设计方法,其特征在于,输入CMOS LNA设计指标,获取工艺参数;建立短沟道MOSFETs的一阶静态器件方程库,对CMOS LNA的电路性能进行估算,完成晶体管参数的大信号和小信号分析,计算相关信息;建立通用电感源级负反馈的双增益超宽带CMOS LNA电路结构,调用基于噪声和线性功率最佳的矢量空间算法,获得CMOS LNA电路的关键参数;将通用电感源级负反馈的双增益超宽带CMOS LNA电路结构和得到的关键参数导入Cadence模块,完成电路的仿真设计。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述设计指标包括:工作频率、增益、噪声系数和输入三阶交调截点;所述工艺参数包括:栅氧化层的厚度、单位面积的栅氧化层电容、载流子迁移率、阈值电压和饱和电压;所述相关信息包括:漏电流、晶体管跨导及二阶和三阶晶体管非线性。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通用电感源级负反馈双增益超宽带CMOS LNA结构的单端LNA结构包括:输入级宽带匹配网络、放大结构和输出级,输入级宽带匹配网络采用并联电容Cp、串联电感Lg和由NMOS管M1、栅源等效电容Cgs共同构成的输入宽带π型匹配网络,放大结构由NMOS管M1、NMOS管M3构成共源共栅结构,共源共栅结构输出端采用电阻Rd和电感Ld并联的电感峰化技术,提高并平坦带宽内的增益,共源共栅结构输入端连接输入级宽带匹配网络,源级采用电感Ls形成负反馈,差分结构的增益由输出级的PMOS管M5的开关电压Vswitch控制,通过开关电压Vswitch的改变控制输出阻抗的变化,从而控制电路增益。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述调用基于噪声和线性功率最佳的矢量空间算法,获得CMOS LNA电路的关键参数包括计算输入品质因素Qs和驱动电压Vod,具体包括:将电路的噪声系数NF与Qs和Vod的相关性,及线性度IIP3与Qs和Vod的相关性分别表示为两个矢量空间:ξ1{NF,Vod,Qs}、ξ2{IIP3,Vod,Qs};定义CMOS LNA电路电流消耗Id与Qs和Vod的关系矢量空间为:ξ3{Id,Vod,Qs};获得ξ1、ξ2子空间分别为:ξS1{NFIIP3s,Vod,Qs};将空间ξ1与空间ξS2取交集得到子空间ξS3{NF,QsIIP3,VodIIP3},将子空间ξS1与子空间ξS3相交得到满足最佳噪声系数和线性度的Qs和Vod子空间为ξTS=ξS1∩ξS3;将ξTS子空间与ξ3空间相交,得到最佳噪声系数子空间ξopt=ξ3∩ξTS,在ξopt空间中选择电流最小的点,得到最佳Qs和Vod值,其中NFs、IIP3s分别为目标噪声系数和三阶交调截点参数。

5.根据权利要求3或4所述的方法,其特征在于,根据关键参数Qs和Vod,得到NMOS管M1或M2的跨导gm和栅源等效电容Cgs的值,从而确定NMOS管的尺寸。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,根据单端LNA结构的输入阻抗:

计算电感Ls的值;根据中心频率公式:

计算电感Lg的值,其中,Cgs=Cp,Cgd为晶体管栅-漏等效电容,

S为拉普拉斯算子。

7.一种通用电感源级负反馈双增益超宽带CMOS LNA设备,其特征在于,包括:两个单端LNA结构差分连接,其中,单端LNA结构包括:输入级宽带匹配网络、放大结构和输出级,输入级宽带匹配网络采用并联电容Cp、串联电感Lg和由NMOS管M1、栅源等效电容Cgs共同构成的输入宽带π型匹配网络,放大结构由NMOS管M1、NMOS管M3构成共源共栅结构,共源共栅结构输出端采用电阻Rd和电感Ld并联的电感峰化技术,提高并平坦带宽内的增益,共源共栅结构输入端连接输入级宽带匹配网络,源级采用电感Ls形成负反馈,差分结构的增益由输出级的PMOS管M5的开关电压Vswitch控制,通过开关电压Vswitch的改变控制输出阻抗的变化,从而控制电路增益。