low noise amplifier (lna)
DESCRIPTION
LNATRANSCRIPT
1
Inter-tahap Induktor meningkatkan keuntungan
Induktor Inter-tahapg denganFormulir kapasitansi parasitimpedansi jaringan antaratahap input dan tahap cascodemeningkat mendapatkan angka noise yang lebih rendah.
kondisi input akanterpengaruh
2
cascode dilipat
Supply Tegangan rendah
Ld mengurangi atau menghilangkanPengaruh Cgd1
fT Baik
3
Desain Prosedur Sumber Inductive LNA
Persamaan faktor noise:
22 )14(212
11 dd
m
do
T
o QcQg
gF
22 )14(212
1dd
m
donf Qc
Qg
gK
4
Spesifikasi Target
• Frekuensi 2.4 GHz ISM Band
• Noise Figure 1.6 dB
• IIP3 -8 dBm
• Tegangan 20 dB
• Power < 10mA from 1.8V
5
Langkah 1: Mengetahui proses• Sebuah proses CMOS A 0.18um• Proses yg berkaitan
– tox = 4.1e-9 m
– = 3.9*(8.85e-12) F/m– = 3.274e-2 m^2/V.s
– Vth = 0.52 V
• Noise yg terkait– = gm/gdo– ~ 2– ~ 3– c = -j0.55
6
Langkah 2: Mendapatkan desain panduan plot
7
Pengertian:
• gdo meningkatkan semua jalan denga Iden
• gm jenuh ketika Iden lebih besar 120A/m– Saturasi kecepatan, mobilitas degradasi ----
efek saluran pendek – Gm rendah/efisiansi arus– linearitas yang tinggi yang menyimpang dari nilai panjang saluran
(1) dengan Iden
8
Mendapatkan desain panduan plot
9
Pengertian:• fT meningkat dengan Vod saat Vod kecil dan
setelah jenuh Vod > 0.3V --- efek saluran singkat
• Cgs/W meningkat perlahan setelah Vod > 0.2V
• fT mulai menurun ketika Vod > 0.8V
– gm jenuh
– Cgs meningkat
• Harus tetap menjaga Vod ~0.2 to 0.4 V
10
Mendapatkan desain panduan plot
3-D plot for visualinspection
2-D plots fordesign reference
knf vs input Q and current density
11
Rancangan trade-offs
• untuk membereskan Iden, peningkatan Q akan reduce ukuran dari transistor thus reduce total power ---- noise figure akan menjadi paling besar.
• Untuk membereskan Q, reducing Iden will reduce power, tapi akan meningkatkan factor noise.
• Perbesaran Iden, itu adalah Q optimal untuk faktor noise minimum, tapi mungkin powernya tinggi.
12
Mendapatkan desain panduan plotLinearity plots :IIP3 vs. gate overdrive and transistor size
13
Pengertian:• MOS transistor hanya IIP3, ketika tertanam ke sirkuit yang sebenarnya:
– Masukan Q akan menurunkan IIP3– Efek memori non-linear akan menurunkan IIP3– Output non-linearitas akan menurunkan IIP
• IIP3 adalah fungsi yang sangat lemah ukuran perangkat• Umumnya, overdrive besar berarti IIP3
Ada maxima lokal di sekitar 0.1V overdrive
Tetapi hubungan antara IIP3 dan gerbang overdrive tidak monoton
14
Langkah 4: Memperkirakan fT
Arus kecil ( < 10mA )tidak memungkinkan gerbang besar atas perjalanan :
Vod ~ 0.2 V ~ 0.4 VfT ~ 40 ~ 44 GHz
15
Langkah 4: Menentukan Iden, Q danMenghitung Alat Ukur
Iden = 70 A/m, =>Vod~0.23V
Gm/W~0.4
16
Jika Q = 4, IIP3 akan mempunyai batasan yg cukup:Perkiraan IIP3:IIP3(dari kurva) – 20log(Q) = 8-12 = -4dBmSpesifikasi yang dibutuhkan: -8 dBm
17
Q=4 dan Iden = 70A/m memenuhi persyaratan faktor noise.
18
Gm=0.4*128 ~ 50 mS fT = gm/(Cgs*2pi) = 48 GHz
19
Langkah 6: Verifikasi Simulasi
Deviasi terbesar
20
21
Perbandingan antara target spesifikasi dan hasil simulasi
Parameter Target Simulasi
Noise Figure 1.6 dB 0.8 dB
Arus < 10mA 8 mA
Tegangan 20 dB 21 dB
IIP3 -8 dBm -6.4 dBm
P1dB -20dbm
S11 -17 dB
Power supply 1.8 V 1.8 V