通信电子电路(第5章)2010.ppt

第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) （2） 带宽 ① 当两个回路Q值相同时 电路特点： 输入 输出 并联回路 选频 阻抗变换 带宽？——由两个回路共同决定 设每个回路带宽为BW1 称 为缩减因子。 ② 当两回路 Q相差很大时 带宽取决于 高Q回路——输出回路Q值高 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) （3）放大器噪声 放大器噪声源 所以等效输入噪声源 放大器噪声系数 电路变形，将噪声源分裂成两个 输出端 折合到输入端： 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) （4）线性 差动输入方式—— 输入信号动态范围大于单管 差动输出方式—— 输出电流是M1和M2的输出电流之差 抵消非线性失真的偶次谐波 扩大了线性范围 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) 共栅组态——Cgd 没有反馈 Cgd 包含在Cd 中 （6）输出电平调节 目的：与后级直流一致 M3工作在可变电阻区 调节M3 的栅极偏压VC 改变了M3等效电阻 改变了输出直流电平 （5）隔离——增强稳定性 不稳定原因——极间电容Cgd 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) 例5.3.2 1.9 GHz CMOS 低噪声放大器 电路特点 ⑤负载用 L3与下级输入电容组成并联回路 ⑥有源偏置 ① 对称双端输入 双端输出差分形式 ②共源共栅级连电路 ③输入回路串联电感 ④源极电感负反馈 * 5.1低噪声放大器指标 5.2晶体管的高频等效电路 5.3 低噪声放大器设计 5.4 S参数与放大器设计 第五章 低噪声放大器 Low-Noise Amplifier 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) LNA的特点: 1) 位于接收机的最前端 噪声越小越好 要求有适当的稳定的增益 2) 接收的信号很微弱且变化 小信号线性放大器 线性动态范围大 增益自动控制 3) 通过传输线直接和天线或天线滤波器相连 —— 匹配 4) 应具有选频功能，抑制带外和镜象频率干扰 本章内容：A. 低噪声放大器的性能指标 B. 低噪声放大器的设计 5.1低噪声放大器指标 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) 低噪声放大器指标 指标 0.5μm GaAs FET 0.8μm Si Bipolar 电 源 电 压 3.0V 1.9V 电 源 电 流 4.0mA 2.0mA 频 率 1.9GHZ 1.9GHZ 噪声系数NF 2.8dB 2.8dB 增益Gain 18.1dB 9.5dB IIP3 －11.1dBm －3dBm Input VSWR 1.5 1.2 Output VSWR 3.1 1.4 隔 离 21dB 21dB 低噪放（LNA）——高频、小信号、线性、选频放大器 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) 低噪放（LNA）指标分析 （1）低功耗——移动通信的必然要求 （2）工作频率——取决于晶体管的特征频率 与工作点有关 取决于半导体工艺 低电源电压 小的静态电流——跨导 小 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) （3）噪声系数 双极晶体管 场效应管 ②双极晶体管放大器的噪声 与基区体电阻 rbb’ 有关。 ①放大器的噪声与工作点有关—gm ③放大器噪声系数与信号源内阻有关。 分析： 线性网络： 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) （4）增益 增益要适中 增益大——可降低后级对系统噪声系数的影响 但后级易产生非线性失真 增益取决于 跨导 gm ——由工作点决定 负载 LNA的负载形式 LC谐振回路—— Q值、谐振阻抗 集中参数选频滤波器——注意阻抗匹配 （5）自动增益控制 根据接收信号的强弱自动控制增益 信号弱，增益大 信号强，增益小，以防 后级非线性失真 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) （6）输入阻抗匹配 放大器与输入源的匹配 最大功率传输——共轭匹配 噪声系数最小——噪声匹配 匹配方式 a. 共源组态 输入阻抗很大 并联电阻等于 信号源内阻 b. 共栅组态 输入阻抗≈1/gm 改变 gm 达 匹配 c.电阻 负反馈 改变输 入阻抗 d. 电感 负反馈 改变输 入阻抗 第五章 低噪声放大器 (Low-Noise Amplifier ) （7）线性范围 衡量指标：三阶互调截点IIP3、增益1dB