طراحی تقویت کننده توزیع شده cmos با ضریب بهره بالا و نویز پایین

با توجه به نیاز روز افزون در زمینه ارسال داده ها با حجم زیاد در فواصل طولانی با سرعت و کیفیت مناسب برای تعداد زیادی از کاربران به صورت همزمان، مهمترین عامل در طراحی سیستم های ارتباطی مدرن، رشد در صنعت بی سیم و rf* است. در مقابل، طراحی مدارهای مجتمع باید به سرعت انتقال بیت بالا و بالاتر دست پیدا کنند. افزایش سرعت انتقال داده، سیستم های ارتباطی را به داشتن پهنای باند وسیع تر مجبور می کند، بطوریکه هم اولویت با دیگر مشخصه های موئر در طراحی در نظر گرفته شود. طراحی و یکپارچه سازی مدارات آنالوگ سرعت بالا برای کاربرد هایی از قبیل شبکه های بی سیم در محدوده فرکانس های بالا نیازمند تطبیق دادن مشخصات ضد و نقیض از جمله فرکانس کاری، بهره، توان، نویز و تطبیق امپدانس می باشد. امروزه سعی می شود تا تقویت کننده های توزیع شده با بهره و محدوده فرکانسی بالا، نویز کم و ایزولاسیون و تطبیق امپدانس خوب طراحی گردد در این پایان نامه، چهار طراحی در جهت بهبود عملکرد تقویت کننده توزیع شده ارائه گردیده است. در اولین طراحی، تقویت کننده توزیع شده جهت کار در پهنای باند 14 ghz طراحی گردیده است. در این تقویت کننده یک سلول بهره با توپولوژی نوین و همچنین یک مدار پیش تقویت ارائه گردیده است. ویژگی مهم تقویت کننده ارائه شده بهره بسیار بالا همراه با نویز بسیار پایین همراه با حفظ تطبیق امپدانس ورودی و خروجی و ایزولاسیون معکوس بسیار خوب که باعث پایداری بیشتر تقویت کننده گردیده است. در طراحی دوم، یک تقویت کننده توزیع شده بهره متغییر cmos ارائه گردیده است. تقویت کننده توزیع شده بهره متغییر برای جلوگیری از به اشباع رفتن تقویت کننده در بخش ورودی تقویت یک تقویت کننده rf مورد استفاده قرار می گیرد. ایجاد بهره متغیر بدین صورت می-باشد که از ولتاژ کنترلی اعمالی به بالک ترانزیستور بکار گرفته شده در قسمت پیش تقویت کننده استفاده گردیده است. با توجه به اینکه در تقویت کننده توزیع شده، سلف های روی تراشه با افزایش فرکانس کاری، توان بیشتری را در بستر سیلیکون و به علاوه در اتصال فلزی مصرف می کنند و مقاومت آنها باعث برهم زدن تطبیق امپدانس ورودی و خروجی می گردد که نتیجه آن کاهش پهنای باند می باشد. استفاده از شبکه مقاومت منفی می تواند در جبران این اثر و بهبود پهنای باند نقش به سزایی داشته باشد. بنابراین در طراحی سوم روش نوینی در جهت بهبود چشمگیر پهنای باند تقویت کننده توزیع شده cmos ارائه گردیده است. ساختار خط انتقال گیت بهینه شده با مقاومت منفی باعث گردیده است تا پهنای باند تقویت کننده افزایش 50 درصدی نسبت به تقویت کننده مشابه بدون استفاده از مدار مقاومت منفی داشته باشد، این موضوع، بهبود بسیار خوب پهنای باند و کاهش شدید تلفات خطوط انتقال را نمایش می دهد. در طراحی تقویت کننده توزیع شده چهارم خطوط انتقال دارای طراحی جدید با استفاده از شبکه های فیلتر می باشد. شبکه های فیلتر استفاده شده در خطوط انتقال باعث افزایش چشمگیر بهره گردیده است.