宽带直流放大器设计

设计了一种由低噪声仪表放大器INA217和可变增益宽带放大器AD603并辅以适当外围电路构成的宽带直流放大器。当输入电压有效值〈10mV时,电压增益可达到60dB左右,并可实现在0～60dB范围内手动连续调节和5dB的步进调节。输出信号无明显失真时,最大输出电压有效值为4V。输入电阻≥50Ω,3dB带宽为0～8MHz,在0—7MHz通频带内增益起伏≤1dB。此外,该放大器的增益可预置并显示,具有较好的实用性。     

一种带消失调电路的高线性度可变增益放大器

基于0.18μm CMOS工艺,设计了1种带消失调电路的高线性度可变增益放大器,在实现增益d B线性连续可调的前提下,提高了放大器的线性度;同时,设计了1种片上滤波器型消直流失调电路,可实时抑制放大器的输出直流失调电压.后仿结果表明,在3.3 V的供电电压下,连续增益动态范围为(-21.5)-21.5 d B,-3 d B带宽为27.5 MHz,在0 d B增益下,输入1 d B压缩点为10.7 d Bm,等效输入直流失调电压标准差为1.831 m V.     

小信号宽带直流放大电路设计

小信号宽带直流放大电路利用集成可变增益宽带放大器AD603来提高增益和实现电压增益可调,在输入部分采用高速噪声电压反馈型运放OPA642作为前级隔离,同时增大输入电阻,使用多种抗干扰措施减少噪声和抑制高频自激,在功率输出部分采用分立元件构成的放大电路。     

全差分高增益运放的设计

在3．3V电源电压下采用中芯国际（SMIC）0．18μm混合信号CMOS工艺设计了一个单级全差分运算放大器．所设计的运放采用了增益提升技术,其主运放为一个带有开关电容共模反馈的全差分折叠-共源共栅运放,两个简单的连续时间共模反馈电路的运放作为辅运放用来提升主运放的开环增益．仿真结果表明,所设计的运放直流增益可达110dB,单位增益带宽为5MHz．     

一种3.3 V/0.6μm轨对轨CMOS运算放大器的设计

基于0.6μm CMOS工艺,设计了一种轨对轨运算放大器.讨论了该运算放大器的原理、性能及设计方法,并进行了模拟仿真.此运算放大器采用了3.3V单电源供电,其输入共模范围和输出信号摆幅接近于地和电源电压,即所谓输入和输出电压范围轨对轨.其运放的小信号增益为77dB,单位增益带宽为4.32MHz,相位裕度为79度.由于电路简单,工作稳定,输入输出线性动态范围宽,非常适合于SOC芯片内集成.     

应用于宽带Δ-∑ ADC的多级运算放大器

为提高运算放大器的带内增益和带宽,提出了一款应用于长期演进(LTE)接收机中宽带Δ-∑模数转换器(ADC)的四级运算放大器.该运算放大器采用前馈Gm-C和密勒补偿相结合的混合型频率补偿方法,以保证运算放大器的稳定性.文中采用0.13μm1P6M CMOS工艺设计了一款高性能的四级运算放大器,并将该运算放大器应用于宽带Δ-∑ADC中.测试结果显示:该运算放大器在1.5 V供电电压下可获得72.8 d B的直流增益、442 MHz的增益带宽积和101 V/μs的转换率;在相同的功耗和带宽下,该放大器的带内(0~10 MHz)增益比传统的两级放大器提高了6 d B以上;采用该运算放大器的宽带Δ-∑ADC在10 MHz的信号带宽下具有68 d B的信噪比和78 d B的无杂散动态范围.     

基于耦合和负反馈的宽带低噪声放大器架构

为了改善现有宽带低噪声放大器(LNA)拓扑结构电路的性能,文中提出了一个交叉耦合和负反馈技术相结合的宽带低噪声放大器架构.该LNA基于复合NMOS/PMOS交叉耦合的无电感宽带差分并联反馈共源低噪声放大器(SFCS-LNA),进一步在输出端和输入端增加交叉连接的PMOS管,引入新的负反馈结构,通过对所引入PMOS管的跨导进行调节,增加了LNA输入匹配的自由度,以解决原复合NMOS/PMOS交叉耦合SFCS-LNA的反馈电阻受限于输入匹配的问题,从而在保证输入匹配的同时提高反馈电阻的阻值,改善LNA中的噪声、输入匹配和增益之间相互制约的矛盾.结果表明,该LNA架构能有效降低LNA的噪声系数和提高LNA的电压增益.     

5V单电源供电的宽带低噪声放大器

本次设计的宽带放大器为5V单电源供电的宽带低噪声放大器,整个系统通频带为20Hz～30MHz,放大器电压增益40dB（100倍）。功率放大部分采用具有高驱动力的运放搭建,驱动50负载时,输出电压有效值可达10V。放大器输入为正弦波时,可测量并数字显示放大器输出电压的峰峰值和有效值,输出电压（峰峰值）测量范围为0.5～10V,测量相对误差约3.45%。     

带有源巴伦的CMOS宽带低噪声放大器设计

设计了一种400～800 MHz带有源巴伦的低噪声放大器(balun-LNA).电路输入级采用共栅结构实现宽带匹配,输出端使用共源漏技术来实现巴伦功能,将单端输入信号转变为差分输出信号,利用参数优化设计来降低噪声性能.电路采用TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺仿真,结果表明:在400～800 MHz工作频段内,balun-LNA的输入反射系数小于-12 dB,噪声系数为3.5～4.1 dB,电压增益为18.7～20.5 dB,在3.3V电压下功耗约为17.8 mW.     

0.1-1.2GHz宽带巴伦低噪声放大器设计

提出了一种可用于0.1-1.2 GHz射频接收机前端的宽带巴伦低噪声放大器(Balun-LNA).采用噪声抵消技术,输入匹配网络的沟道热噪声和闪烁噪声在输出端被抵消,在宽带内可同时实现良好的输入匹配和低噪声性能.通过分别在输入匹配级内增加共源放大器,在噪声抵消级内增加共源共栅放大器实现单端转差分功能.电路采用电流复用技术降低系统功耗.设计基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,LNA的最大增益达到13.5dB,噪声系数为3.2-4.1 dB,输入回波损耗低于-15 dB.在700 MHz处输入1 dB压缩点为-8 dBm,在1.8 V供电电压下电路的直流功耗为24 mW,芯片面积为0.062 5 mm 2 .     

一种低功耗CMOS LNA优化设计方法

基于SMIC 0.18 CMOS工艺,设计了一个工作频率为5.8 GHz的差分低噪声放大器。针对低功耗电路的设计要求,通过在输入级增加电容实现了限定功耗下的输入和噪声同时匹配。仿真结果表明,设计的低噪声放大器具有良好的综合性能指标。增益为22.47 d B,噪声系数为1.167 d B,输入反射系数(S11)、输出反射系数(S22)、反向隔离度(S12)分别为-24.74 d B、-17.37 d B、-31.52 d B。在1.5 V电源电压下,功耗为17.3 m W。     

具有平坦增益的3.1~10.6 GHz UWB CMOS低噪声放大器设计

提出了一种采用0.18μm CMOS工艺的3.1～10.6GHz超宽带低噪声放大器.电路的设计采用了电流复用技术与阻抗反馈结构,具有低功耗和平坦增益的特性.仿真结果显示,在3.1～10.6GHz频率变化范围内,低噪声放大器达到平均17.5dB的电压增益,输入和输出的回波损耗均低于-8dB,最小噪声系数约为2.8dB,在电源电压为1.5V下功耗约为11.35mW.     

抗干扰高线性射频前端设计

为抑制干扰和提高电路的线性,采用0.13μm RF CMOS工艺设计了一款无需声表滤波器的射频前端电路系统.该设计采用一种新的带干扰消除环路可变增益低噪声跨导放大器、25%占空比本振信号的无源混频器和互阻放大器架构来实现抗干扰、低噪声、高线性的射频前端.流片和测试结果表明:该电路抑制带外强干扰达20 d B以上,在2.4 GHz可实现44.98 d B增益和2.03 d B噪声系数,同时获得-7 d Bm的输入三阶互调截点和+72 d Bm的输入二阶互调截点,实现了无需声表滤波器和抗干扰特性;整个射频前端供电电压为1.2 V,功耗为36 m A.     

基于键合线模拟的SiGe BiCMOS 915 MHz功率放大器的设计

针对射频识别技术的应用,该文设计了一款全集成的射频功率放大器.该功率放大器的中心工作频率为915MHz,采用0.18μm Si Ge Bi CMOS工艺的两级单端结构.由于键合线的寄生效应会造成功率放大器的输出功率和效率的减小,本文利用HFSS(High Frequency Simulator Structure)软件建立和分析了键合线的模型,并利用ADS(Advanced Design System)软件拟合仿真数据得到了键合线的等效电路.在功率放大器的仿真中,利用键合线的等效电路来模拟键合线的寄生效应,在此基础上优化电路,最终芯片的面积为(1.6×1.2)mm~2.后仿结果表明,在3.3 V的电源电压下,在860 MHz~960 MHz的工作频段类,输入回波损耗小于-12 d B,输出回波损耗小于-15 d B.功率放大器的1 d B压缩点的输出功率为23 d Bm,功率附加效率(Power-Added Efficiency,PAE)大于20%,功率增益为17.8 d B.     

用于GNSS的高增益宽带低噪声放大器

基于UMC 0.18 μm CMOS 工艺,设计了一款用于全球卫星导航系统(GNSS)的宽带低噪声放大器(LNA). 其中,采用并联反馈电阻噪声抵消结构降低整体电路的噪声,使用电感峰化技术提升工作频带内的增益平坦度,进而优化高频噪声性能. 此外,采用共源共栅结构提高电路的反向隔离度. 仿真结果表明,在电源电压为1.8 V 的条件下,低噪声放大器的-3 dB 带宽为1 GHz,最大增益为15.08 dB,在1-2 GHz 内增益变化范围为±1 dB,噪声系数为2.65-2.82 dB,输入回波损耗和反向传输系数分别小于-13 dB 和-40 dB. 芯片核心面积为740 μm×445 μm.     

基于0.5μm CMOS工艺的高速运放

设计了高单位增益带宽积、大摆率、宽输出摆幅的运算放大器,该运算放采用了两级全差动结构.设计采用增加1个前馈放大级电路,以此产生1个左半平面零点并与第一个次极点相抵消的频率补偿方案,达到了环路稳定的要求.另外,提出一种新颖的共模反馈(CMFB)方案,使共模抑制比达到62dB,电路采用CSMC公司的0.5μm CMOS数模混合信号工艺设计并经过流片.测试结果表明,在单电源3.3 V电压下,运放的直流增益为65.5 dB,单位增益带宽积达350 MHz以及±2.7 V的输出摆幅.     

精确程控级联宽带放大器的设计

以STC89C52单片机为控制核心、两级AD603可控增益芯片为放大核心设计了一种程控级联宽带放大器,其主要由三个部分组成:前置级放大部分、程控增益部分及后级功率放大部分。利用十位的DAC芯片TLC5615输出模拟电压来控制两片AD603芯片的控制端电压,实现0~60 d B增益步进可调。此放大器具有宽频带、低噪声、高增益、性能稳定的特点。     

一种基于缺陷地结构的双单元MIMO天线阵宽带解耦方法

基于缺陷地结构互耦抑制机理,研究了手机移动终端双单元多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)天线阵实现宽带解耦方法.该方法是在T型分支上加载3对不同长度的开口槽线,形成1对L型单极分支和2对I型单极分支,分别在不同频段内实现解耦,再联合实现宽带解耦的方式.测试结果表明,以-6 dB的反射系数值为标准,带宽能覆盖低频段75 MHz(685 MHz~760 MHz)和50 MHz(910 MHz~960 MHz),高频段880 MHz(1.65 GHz~2.53 GHz),天线单元间的耦合程度小于-15 dB,满足GSM900,LTE700,GSM1800,GSM1900,UMTS,LTE2300,LTE2500和2.4 GHz WLAN等常用通信频段的带宽需求,对于目前2G,3G,4G通信系统共存的市场局面也拥有良好的实际运用价值.该天线的增益在工作频段0.51~2.45 dBi变化,效率在60%以上,显示出了良好的辐射性能.     

2.5 Gbit/s无电感高灵敏度宽动态范围前置放大器设计

基于0.18μm RF CMOS工艺设计一种应用于无源光网络光接收机的无电感型2.5 Gbit/s前置放大器。该前置放大器主要包括跨阻放大器、单端转差分运算放大器和输出级电路。跨阻放大器基于3级推挽反相器结构,具有高增益和低噪声的特点,提高前置放大器的灵敏度;分析零点补偿原理,设计位于反馈环路之中的虚零点,提高跨阻放大器的工作速率,增加稳定性。提出一种新的具有自适应功能的自动增益控制技术,使得跨阻放大器在不同光输入功率下保持带宽不变,环路稳定,具有宽动态范围特性。研究结果表明:在误码率为10-10,传输速率为2.5 Gbit/s时,该前置放大器的接收光灵敏度高达-29 d B·m,输入最大光功率为2 d B·m,动态范围达31 d B·m;在1.8 V的电源电压下,芯片功耗为30 m W,芯片总面积为1×0.7 mm2。     

2.5Gb/s低噪声差分交叉耦合跨阻放大器的设计与实现

本文基于UMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一款低噪声交叉耦合结构的跨阻放大器.该电路由优化的调节型共源共栅(RGC)结构和输出缓冲级构成,其中采用两级共源放大器作为RGC结构的辅助放大器,用于提升电路的等效跨导和带宽.此外,通过优化电路参数以及在输入端引入阶梯型无源匹配网络来进一步拓展带宽和降低电路噪声.测试结果表明,在探测器等效电容为300pF时,所设计跨阻放大器芯片的-3d B带宽为2.2GHz,跨阻增益为61.8d B?,平均等效输入噪声电流谱密度仅为9 pA/(Hz)~(1/2),成功实现了2.5Gb/s的传输速率.在1.8V电源电压下,芯片功耗为43m W,包括焊盘在内的芯片总面积为1×1mm~2.