射频调制低噪放例子PPT课件

1、Q完整电路 画交流图电源是交流地去掉偏置rCm b eg vor大电容短路代入晶体管 等效电路设晶体管为单向传输第1页/共24页rCm b eg voriVoV计算增益（单向传输）对线圈部分接入 进行折合m b eg voroV电流源 和 接入系数mb eg Vor121213NnN12mb emb eg Vn g V212/oorrn 负载接入系数454523NnNm b eg vorLR13V245/LLRRn 第2页/共24页m b eg vorLR13V01LC回路谐振，低噪放工作频率为0设LC回路的空载Q为Q0回路谐振阻抗/poLRRrR00PRLQ（其中 ） 选择回路电抗元件： 回

2、路谐振阻抗 输出电压 电压增益 低噪放回路带宽0efBWQ其中( )0eRQL4513oVn VRVgnRVgVebmebm1213RgnnVVAmebo1345第3页/共24页增加稳定性抵消极间电容 的影响()b cCCNC添加中和电容注意反馈的极性极间电容()b cCC的反馈通路中和电容的反馈通路第4页/共24页例5.3.1 1GHZ CMOS 低噪声放大器 1. 电路结构：场效应管M1和 M2、共栅组态接成双端输入双端输出差动放大器 输入端采用电感 和 组成匹配网络 1L2L输出端采用LC回路选频 电感 （ ）下级输入电容CO3L4L M3 交流短路（作用见后分析） inVinVCOCO

3、偏置为 （偏置电路省略）， 电感 和 同时提供了各管子直流通路 GV1L2L第5页/共24页电路分析画交流通路图(以M1为例）outVinVinVinV共栅、栅源电容gSC漏极电容 （包括栅漏电容 ）dCgdC杂散及分布电容 CP 杂散电容 （包括下级混频器的输入电容） 0C第6页/共24页（1）输入匹配网络外接电感线圈 L1 栅源电容gSC杂散及分布电容 CP并联回路谐振频率工作频率1GHz回路谐振阻抗共栅极输入阻抗为mg1调节匹配方法：调节 M1和M2 的偏置电压VG 改变 M1 M2 的跨导 gm ，使 = ，完成与源阻抗匹配 。mg1SRinV第7页/共24页outV（2）输出回路电感

4、线圈L3漏极电容dC杂散电容（包括下级输入电容）0C并联谐振回路，谐振于工作频率。)(103ccLdRF3201RFdLccdC0C已知管子电容 和 ，得：第8页/共24页1mggsCmgsg v代入MOS管共栅等效电路dsrinRFinVoutV2. 性能指标(1) 增益增益管子跨导负载dsr 回路谐振阻抗PRmg33RFPRFLRQLr设线圈L3 的串联损耗电阻是 r 单管增益：22333()outRFvmpmmRFinVLLAg RggLVrr比值 取决于电感的制作方式 3Lr外接电感芯片内集成电感第9页/共24页放大器总增益22outoutoutoutininininVVVVAVVVV

5、ooutoutVVV总输出inininVVV总输入差分放大器总增益与单管相同inVinV第10页/共24页（2） 带宽 当两个回路Q值相同时电路特点：输入输出并联回路选频阻抗变换带宽？由两个回路共同决定设每个回路带宽为BW112211 BWBW总称 为缩减因子。121n 当两回路 Q相差很大时带宽取决于 高Q回路输出回路Q值高inVoutV第11页/共24页（3）放大器噪声放大器噪声源mdngKTI42112n dI所以等效输入噪声源BgKTIImdnn4221放大器噪声系数1/44SmRKTgKT F = 1+ 12n dI12n dI电路变形，将噪声源分裂成两个输出端 折合到输入端：21n

6、 dI221220n dnmiIIgZ 第12页/共24页（4）线性差动输入方式输入信号动态范围大于单管inVinV差动输出方式输出电流是M1和M2的输出电流之差抵消非线性失真的偶次谐波扩大了线性范围第13页/共24页inVinV共栅组态Cgd 没有反馈outVCgd 包含在Cd 中（6）输出电平调节目的：与后级直流一致M3工作在可变电阻区调节M3 的栅极偏压VC改变了M3等效电阻改变了输出直流电平（5）隔离增强稳定性不稳定原因极间电容Cgd 第14页/共24页3L1L2L例5.3.2 1.9 GHz CMOS 低噪声放大器 电路特点负载用 与下级输入电容组成并联回路 3L 有源偏置 对称双端

7、输入双端输出差分形式 共源共栅级连电路 输入回路串联电感源极电感负反馈 第15页/共24页VDDBIASR电阻 阻止M3 的噪声进入 M1M3与M1组成镜象电流源 （1）偏置电路电路分析M3的电流refR电阻GSVM3的偏压电源电压VDD第16页/共24页代入场效应管等效电路的输入级（2）输入阻抗匹配输入电路输入回路方程)(21gsmigsiiSiSVgILjCjILI jRIV输入阻抗1221()mingsgsgZjLLLj CC为与源阻抗匹配调谐输入回路串联谐振于工作频率121()RFgsLL C2mSgsgRLC调节与源阻抗共轭匹配第17页/共24页Qin为输入回路的有载Q （3）噪声仅

8、考虑由场效应管M1的沟道电阻噪声 21111SminFRgQ （5）线性双端输入和输出差分对结构 源极采用电感L2负反馈阻抗 扩大线性范围（6）隔离共源共栅接连组态失配法，提供了最佳的输出输入间的隔离度，减少了极间电容 影响gdC（4）增益共源共栅级连、负载LC回路M1M2L3C第18页/共24页11S3IIP 参数 数值 增益 20.7dB 噪声系数 2.4 dB 输入阻抗（ ） -27 dB （在1.894GHz） -2 dBm镜频抑制（在1.5GHz） -10.6 dB 功耗 19.8mW 电源 3.3V低噪放的性能模拟结果第19页/共24页实际产品举例MAX2640低功耗、超低噪声集成

9、放大器 工作频率范围：400 1500MHz，增益15.1dB增益随温度变化0.6 dB噪声系数0.9 dB输入回波损耗-11 dB输出回波损耗-14 dB反向隔离40 dB输入1dB增益压缩点-22 dBm输入三阶截点-10 dBm测试条件：电源电压输入射频功率温度 阻抗VVCC0 . 3dBmPRFin34,500Z,25 CToA小信号线性指标第20页/共24页精品课件！第21页/共24页精品课件！第22页/共24页MAX2640 S参数11S21S12S22S频率 模相角 模相角 模相角 模相角4000.907-35.14.62109.10.00113.50.302108.48000.810-64.94.8529.10.00464.20.38