UMC 0.18μm工艺的噪声抵消高增益CMOS宽带LNA设计

"采用噪声抵消技术的高增益CMOS宽带LNA设计，旨在实现多频段应用的低噪声、高增益放大。设计中利用噪声抵消技术以及局部负反馈结构，通过栅极电感补偿高频增益损失，确保了电路在0.1 GHz至1.35 GHz的3 dB频带内具有平坦的增益响应。在1.8 V电源电压下，LNA的直流功耗为9.45 mW，最大增益达到23 dB，噪声系数在1.7 dB到5 dB之间。即使在1 V电源电压下，也能维持良好的性能。" 本文详细探讨了宽带低噪声放大器（LNA）的设计方法，特别是针对860 MHz至960 MHz及433 MHz频段的UHF RFID应用。LNA设计的关键在于噪声抵消技术和局部有源反馈结构的巧妙结合，以提升整体性能。 在宽带LNA设计中，一种常见的策略是采用并联负反馈结构。这种结构可以通过电阻或源跟随器来实现，前者简单但噪声性能稍差，后者则提供了更好的阻抗匹配和噪声性能。图1展示了这两种并联负反馈电路的示例，它们在保持宽频带响应的同时，优化了输入和输出阻抗匹配。 噪声抵消技术是提高LNA性能的关键。在传统的匹配技术中，输入级晶体管的跨导限制了阻抗匹配，导致噪声性能下降。噪声抵消电路（如图2所示）通过引入额外的晶体管M2，与输入级的M1协同工作，抵消M1产生的噪声，从而降低总噪声。通过精确控制M2的放大倍数，可以实现M1噪声的有效消除，使电路主要噪声来源转变为跨导更大的M2，进而提升整体噪声性能。 在UMC 0.18 μm工艺下，该设计实现了高增益和低噪声的平衡，同时保持了低功耗特性。在1.8 V供电时，LNA的性能表现优异，而在1 V供电时，仍然能保持相当的性能水平，这表明设计具有良好的电压适应性，适用于不同电源条件下的应用。 该设计展示了噪声抵消技术在实现高性能CMOS宽带LNA中的潜力，尤其是在多频段射频通信系统中，这种技术能够提供所需的增益、带宽和噪声性能，同时兼顾低功耗需求，对于提升整个系统的效率和可靠性至关重要。