另外,从有利于电路集成实现和降低噪声系数的角度考虑,应当尽量避免使用大值电感。为了解决上述矛盾,可在M1的输入端设计一个小值 LC并联网络,以代替大值栅极电感 ,这里不再赘述[6]。
3.2.3 栅宽的选取及其相关参数的计算
由于电路的噪声性能和M1的栅宽的选取有必要的关系,理论上讲M1的栅宽越大噪声越小,但如果栅宽过大会面积增加,功耗增加,增益降低,这就需要在栅宽、功耗、增益等指标增加综合考虑论文网,权衡设计,图4所示电路中,按照功率约束条件,可以得到M1的最优栅宽表达式[7]:
(10)
其中Cox是单位面积氧化层电容,L是有效栅长,两个参数有工艺决定,根TSMC0.18μmCMOS工艺参数计算得到Cox=8.91mF/m2,L=0.18μm,ω0=2π×2.0×109,Rs=50Ω,Qsp是最佳品质因数,噪声系数对于在3.5到5.5之间的Qsp值是不敏感的,我们取Qsp值为4.5,代入(10)计算得M1、M1的Wopt(M2的栅宽约为M1栅宽的十分之一)。
(11)
(12)
(13)
取 为0.37 ,则有(3)、(8)、(9)式分别得:
(14)
 (15)
(16)
3.2.4 噪声的优化
根据有关文献的研究[7,8,9],MOS管的最小噪声系数可以表示为:
(17)
在功率约束条件下可得到最优器件的栅宽表达式论文网,如式(10),对于栅宽为 Wopt 的器件,功率约束条件下的噪声系数为
(18)
其中 和与MOS管的沟道长度有关,由工艺给出。
另外,为了为了进一步提高LNA的增益,利用一个小值LC并联网络代替大感值的栅极电感作为差分电路的负载阻抗[10,11]。综合考虑足够高的增益,足够多的线性范围和较低的功耗,LAN的工作电压1.8V,偏置直流电流0.7mA,功耗15mW 。
4 结 论
本文通过对共源共栅结构LAN的研究分析,从阻抗匹配、噪声系数、线性度、栅宽的最优化等方面对电路的性能进行了优化,设计出了一种2.0GHz的低噪声放大器。在 0.18 μm CMOS 工艺下,利用SpectreRF 软件对电路进行了仿真,结果显示,LNA的功率增益、阻抗匹配、噪声系数和线性度等参数都达到了良好的性能。
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