论文部分内容阅读
随着CMOS特征尺寸的不断缩小以及电路工作频率的不断提高，器件中很多在较低频率下可以忽略的寄生量，在更小的工艺尺寸和更高的工作频率下会对电路的性能产生非常大的影响；比较典型的如MOS管的栅漏寄生电容。因此对这些寄生量进行重新考虑，建立更为精确的电路计算模型，对于深亚微米下CMOS射频电路的设计就显得十分重要。同时，在精确电路模型的基础上，可以从理论上分析这些寄生量对电路主要性能指标的影响；对于那些对电路性能影响比较大的寄生量，必要时还需要考虑对其进行补偿。本文研究了深亚微米下Cascode LNA共源级MOS管栅漏寄生电容的米勒效应以及其对放大器的噪声、输入匹配、线性度、稳定度等主要性能指标的影响。最后，利用负电容电路对寄生电容的补偿技术对其进行补偿，并取得了一定的研究成果。第一部分主要研究了CMOS低噪声放大器的研究现状。就目前来看，能够把射频前端电路、中频的模拟电路以及基带的大规模数字信号处理电路集成在一个芯片，从而实现人们梦寐以求的单片无线收发机的只有CMOS工艺。而低噪声放大器又处于无线收发机的前端，是整个收发机中的关键模块，它的噪声系数决定着整个收发机噪声系数的下线，并对收发机的灵敏度产生决定性的影响。第二部分针对深亚微米下MOS管栅漏寄生电容相对于栅源寄生电容越来越大，对电路性能的影响也越来越大的事实，文章在深亚微米工艺下MOS管的小信号模型中考虑了栅漏寄生电容，并理论分析了共源级MOS管栅漏寄生电容在CISD-LNA（cascode inductive source degeneration—low noise amplifier）中的米勒效应以及其对放大器的噪声、输入匹配、线性度、稳定度等主要性能指标的影响。第三部分将负电容电路引入到折叠共源共栅结构的LNA设计中，利用负电容电路对栅漏寄生电容的补偿技术，设计出一款工作于ISM2.4GHz频段的差分低噪声放大器，仿真结果显示利用负电容补偿技术，可以使低噪声放大器在噪声系数、输入匹配、线性度等关键性能指标上得到明显的改善。第四部分考虑到集成电路（尤其是射频集成电路）版图设计的好坏会对实际电路的性能产生至关重要的影响，文章给出了电路版图的一种布局。论文最后对研究成果做出总结，并对今后的研究做出展望。