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1、第28卷第3期电子器件Vol.28No.32005年9月ChineseJournalofElectronDevicesSep.2005ACMOSLowNoiseAmplifierat1.8GHzwithActiveInductorLoadWANGLiang-jiang,FENGQuan-yuan(InstituteofMicro-electronics,SouthwestJiaotongUniversity,Chendu610031,China)Abstract:A1.8GHzCMOSlownoiseamplifier(LNA)withtransformer
2、-typeactiveinductorloadispre-sented.Forlargeinductancevalue,thequality-factor(Q)ofanon-chippassiveinductoriscommonlylow.Hence,thepurposeofthisworkistoverifythevalidityofusingtransformer-typeactiveinductorloadassubstitutesforpassiveone.TheperformanceoftheLNAissimulatedandcomparedwit
3、hcertainexistingLNAwithpassiveon-chipinductorloadwhichshowstheLNAwithtransformer-typeactiveinductorloadcanachievelowernoisefigure.Keywords:complementarymetaloxidesemiconductor;lownoiseamplifier;activeinductor;noisefigureEEACC:12201.8GHzCMOS有源负载低噪声放大器王良江,冯全源(西南交通大学微电子研究所,成都610031)摘要
4、:提出了一种新的变压器型有源电感负载低噪声放大器设计方案。单片无源大电感的品质因数通常很低,因此,需验证变压器型有源电感替代无源电感负载的有效性,与现有的一些单片无源电感负载低噪声放大器进行了比较,结果表明变压器型有源电感负载低噪声放大器可以得到更低的噪声系数。关键词:互补金属氧化物半导体;低噪声放大器;有源电感;噪声系数中图分类号:TN722.3文献标识码:A文章编号:1005-9490(2005)03-0494-03低噪声放大器是接收机电路中第一个有源电载,并仿真证实了变压器型电感负载对提高放大器路,主要功能是将来自天线的微伏级的电压信号进噪声性能的有效
5、性。行小信号放大。其作为微波中继通信和微波测试系1有源高品质因数Q电感统的关键部件,噪声系数、增益及平坦度、带宽等性能越来越受关注和研究。电感则是低噪声放大器设通常,由于单片螺旋电感的寄生效应其品质因[3,4,5]计的基础。大多数已发表的低噪声放大器用的数都很低,而品质因数的高低又直接限制了电感的[1]都是单片的无源螺旋电感。作为微波接收前端部件性能。不久前报道了一种利用变压器磁耦合来提的低噪声放大器的应用已被证实非常困难,主要是高单片螺旋电感品质因数的方法。单片变压器型电由于缺乏单片高品质因数Q的电感。本文采用有源感电路如图1所示。其输入阻抗表达式为:磁耦
6、合电感代替传统的平面螺旋电感。Zin=(R1-ωMm0sinθ)+jω(L1+Mm0cosθ)=本文通过分析、仿真变压器型电感的品质因数,Reff+jωLeff(1)用于替代目标低噪声放大器中传统平面螺旋电感负其中,L1和M和R2分别是变压器的自感、互收稿日期:2005-01-11基金项目:国家自然科学基金资助的项目,基金号:60371017作者简介:王良江(1979-),男,汉,浙江省嵊州市,硕士研究生,从事集成电路的研究,wangliangjiang@163.com.第3期王良江,冯全源等:1.8GHzCMOS有源负载低噪声放大器495感,和等效的串联电
7、阻,m0和θ是电流增益因数和相位差。图2给出了平面变压器型电感的等效模型。选择合适的电流比就可以消去Zin的实数部分Reff。根据实际的工作频率要求,使输入阻抗的实数部分的值在特定的频率趋于0来等效一个理想的纯电感。从式(1)中可得出有效电感Q的表达式:Im{Zin}jωLeffQ==(2)Re{Zin}Reff图3虚线为仿真结果和实线为参考文献[1]在不同电感下的实验图1单片高品质因数Q变压器型电感图4低噪声放大器电路图gm1是M1的跨导。图2平面变压器型电感的等效模型MOS管M2对放大器的噪声贡献可认为是M1从图3的仿真结果中可看出,在工作频率约有的输出
8、端的噪声电流。为了适应漏极噪声电流ind和200MH
