文档介绍：国防科学技术大学
硕士学位论文
宽带增益可控差分CMOS低噪声放大器设计与分析
姓名:李松亭
申请学位级别:硕士
专业:电子科学与技术
指导教师:李建成
2010-11
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
摘要
本文设计了一个应用于卫星直播电视业务的 900MHz~2250MHz 宽带增益可控
差分 CMOS 低噪声放大器。
通过分析传统低噪声放大器的设计缺陷:宽的通信频带与增益之间的矛盾,
噪声性能与功耗之间的矛盾,以及增益调整过程中所存在的噪声性能恶化和较大
的功耗波动,本文采用了一种比较新颖的低噪声放大器电路结构,即利用滤波器
技术和并联峰值结构拓展带宽,然后通过寻找最优的匹配值,给出了一种求解滤
波器中无源元件值的算法,这种算法综合考虑了无源元件的可实现性以及对工艺
偏差的容忍程度,而且所求元件的值还必须满足一定的回波损耗条件;通过引入
Miller 电阻和晶体管漏端负反馈技术来实现低噪声放大器的增益可控,在改变低噪
声放大器增益时不会引入额外的噪声和造成较大的功耗波动,提高了低噪声放大
器的噪声性能和功耗稳定度。
针对并联峰值结构本身存在的带宽和增益之间的矛盾性,为了在保证低噪声
放大器宽通信频带的同时获得较高的增益,本文在滤波器之后采用了两级放大电
路,很好的克服了这一矛盾,且以理论推导和定性说明为基础,对两级放大电路
所要实现的主要性能进行分工,大大降低了各个参数变动时所存在的相互约束关
系,同时也为电路的设计带来了便利性。
为了获得高的增益和良好的增益平坦度,本文综合考虑了元件的可实现性、
对工艺偏差的容忍能力、对每级放大电路的高低频放大要求,以及对每级放大电
路的增益约束,采用了一种新颖的算法来实现对并联峰值结构中每个无源元件数
值的搜索。
针对低噪声放大器电路的设计,本文详细的分析了所设计的低噪声放大器中
每个晶体管尺寸的确定原则,增益可控的可实现性,以及高线性度的实现方法。
最后,基于对本文低噪声放大器电路设计的分析,给出了本文中低噪声放大
器设计的流程,以期对其它的低噪声放大器电路设计有所裨益。本文中低噪声放
大器采用 TSMC CMOS 工艺设计,工作电压为 ,增益控制电压范围为
~,在带内实现了输入输出阻抗匹配和宽的增益变化范围,并获得了良好
的噪声性能、线性度以及较低的功率损耗。

主题词:低噪声放大器,宽带,增益可控,并联峰值,Miller 效应,负反馈,
源简并
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国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
ABSTRACT
A broad-band variable-gain differential LNA for Satellite-broadcast TV operating
in the frequency bands of 900MHz~2250MHz is presented.
By analyzing the traditional LNA design flaw: the conflict between the
communication band and gain, the noise performance and power consumption, and the
deterioration of noise performance and large power fluctuations in the adjustment
process of gain, this paper adopts a relatively new LNA circuit, namely the use of filter
technology and shunt-peaking structure to expand the bandwidth. Then by finding the
best match value, an algorithm is introduced to solve the passive ponent
values. This algorithm roundly takes into account the realization of ponents,
the degree of tolerance for process variation, and the value ponents must also
meet certain conditions for the return loss. Through the introductio