طراحي تقويت كننده كم‌نويز با gm افزايش‌يافته مبتني بر استفاده از سلف فعال در كاربردهاي با پهناي باند بسيار بالا

Design of a gm-boosted Low Noise Amplifier Based on Active Inductor for Ultra-Wideband Aplications

در اين مقاله ساختار جديدي بر پايه سلف فعال به منظور بهينه سازي عملكرد نويز و سطح مصرفي يك تقويت كننده كم نويز (LNA)‎ فراپهن باند گيت-مشترك با gm افزايش‌يافته معرفي شده كه در آن از يك تقويت كننده سورس-مشترك به عنوان طبقه تقويت gm استفاده شده است. همچنين سلف غير فعال درون-تراشه اي بزرگ مورد نياز در طراحي LNA،‏ توسط يك سلف فعال جايگزين شده است كه اين موضوع مساحت كل تراشه LNA پيشنهادي را به ميزان قابل ملاحظه اي كاهش مي دهد. اين تقويت كننده در فناوري mµ 18‎/0 استاندارد CMOS طراحي و شبيه سازي شده است. بهره توان مستقيم و مسطح (21S)‎،‏dB 85‎/0± 85‎/11،‏ ايزولاسيون معكوس (12S)‎،‏ كمتر از dB 1‎/56-،‏ تلفات بازگشتي ورودي (11S)‎،‏ كمتر از dB 64‎/9- و عدد نويز (NF)‎ dB 9‎/4-6‎/4 در كل محدوده فركانسي GHz6‎/10-1‎/3 به دست آمده اند. همچنين مقدار توان تلف شده به ازاي ولتاژ تغذيه V 8‎/1،‏ mW 6‎/13 مي باشد.

This paper presents a CMOS ultra-wideband (UWB) gm-boosted common-gate low noise amplifier (LNA) based on an active inductor to improve the noise specification and area consumption of the circuit. A common-source stage used in the feedback path boosts the gm of the LNA. Furthermore, the large, passive, on-chip inductor needed for the LNA design is replaced by an active inductor which decreases the chip area, significantly. The proposed structure is designed and simulated in a 0.18 µm standard CMOS process. The results reveal that the proposed LNA has reached to a flat forward gain (S21) of 11.85±0.85 dB, reverse isolation (S12) of less than -56.1 dB, input reverse loss (S11) of less than -9.64 dB, and noise figure (NF) of 4.6-4.9 dB over the entire frequency band of 3.1-10.6 GHz, while the total power dissipation for a 1.8 V supply voltage is 13.6 mW.