射頻低噪聲放大器電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

放大器的穩(wěn)定系數(shù)為^[3]

（5）

其中Δ= S₁₁S₂₂-S₁₂S₂₁ （6）

穩(wěn)定系數(shù)K能快速給出穩(wěn)定性判別依據(jù)，當(dāng)K>1，|Δ|1時(shí)，LNA將會(huì)無(wú)條件穩(wěn)定。那么由公式(5)和(6)可知，若反向增益S₁₂減小，那么K值將會(huì)增大，LNA將會(huì)增加穩(wěn)定性。從圖2(b)可以看到，由電感L_g2和MOS管的電容C_gd2組成一個(gè)低電阻通路使得從輸出端反饋回來(lái)的信號(hào)流向接地端，從而降低了反向增益S₁₂，提高了LNA的穩(wěn)定度。

4、偏置電流復(fù)用結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代無(wú)線通信設(shè)備要求具有更小尺寸，更輕重量，更長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間。這就要求降低射頻前端的電源電壓，因此低電壓、低功耗技術(shù)成為迫切需要。由公式(3)可知當(dāng)輸入端處于諧振時(shí)L_s=R_sC_gs/g_ml，其中C_gs是圖1中M1管柵極和源極之間的電容，g_ml是M1管的跨導(dǎo)，則LNA的噪聲系數(shù)為[4]：

（7）

由 (7)可知增大gml可以減小噪聲系數(shù)。圖1所示的cascode結(jié)構(gòu)可以獲得較小的噪聲系數(shù)，但是往往需要比較大的漏極電流Id，增大了直流功耗。文獻(xiàn) [4]中提出了偏置電流復(fù)用技術(shù)，其基本思想是：為了節(jié)省直流功耗，可以將PMOS管和NMOS管串聯(lián)在直流偏置通路里，對(duì)其結(jié)構(gòu)的說(shuō)明如圖3所示。

圖3(a)所示的單個(gè)NMOS器件的寬長(zhǎng)比和漏極電流I_d都是(b)所示的單個(gè)NMOS的兩倍，但由于兩個(gè)NMOS并聯(lián)，因此(a)和(b)具有相同的跨導(dǎo)值g_m。(c)中的M2是PMOS管，且和(b)中的NMOS管具有相同的寬長(zhǎng)比，由于PMOS器件的電子遷移率比NMOS稍低^[2]，所以g_mc=(g_ml+g_m2)m，即其跨導(dǎo)值略低，而它的輸入電容和C_gs近似。由(7)式可知(c)電路結(jié)構(gòu)的噪聲系數(shù)將略增一點(diǎn)，但是由于電流減小了一半，因此在電源電壓一定的情況下能夠有效降低電路的功耗，有利于低功耗LNA設(shè)計(jì)。