افزایش بهره و بهبود عملکرد نویزی تقویت کننده های کم نویز در تکنولوژی 0.13 میکرومتر cmos

در مدارات فرکانس رادیویی، تقویت کننده کم نویز اولین بلوک فعال تقویت کننده در مسیر سیگنال دریافتی می باشد. در حقیقت عملکرد گیرنده فرکانس رادیویی بسیار تحت تاثیر تقویت کننده کم نویز می باشد. وجود تقویت کننده کم نویز به عنوان اولین بلوک در مسیر گیرنده نقش اساسی در تقویت سیگنال دریافتی با افزودن کمترین مقدار نویز را دارا می باشد. علاوه بر این ورودی تقویت کننده کم نویز باید با خروجی فیلتر بعد از آنتن تطبیق داشته باشد تا کمترین انعکاس سیگنال بین تقویت کننده کم نویز و آنتن مشاهده شود. اگر چه طراحی تقویت کننده کم نویز در مقایسه با دیگر مولفه های یک شبکه فرکانس رادیویی ساده است، اما طراحی مصالحه آمیز برای مهندسان چالش برانگیز است. در طراحی یک تقویت کننده کم نویز باید بهترین مصالحه بین پارامترهای مدار صورت گیرد. پارامترهایی از جمله نویز، بهره، خطی بودن و توان مصرفی. تقویت کننده های کم نویز فراپهن باند نوعی از تقویت کننده های کم نویز می باشند. سیستم های فراپهن باند یک تکنولوژی بی¬سیم جدید هستند که توانایی انتقال اطلاعات را در سراسر یک باند فرکانسی وسیع با کمترین مصرف توان، بیشترین نرخ اطلاعات، بالاترین امنیت و کمترین هزینه را دارا می باشند. اگرچه استاندارد فراپهن باند به طور کامل توصیف نشده است ولی اغلب کاربردهای بین فرکانس 1/3 گیگاهرتز تا 6/10 گیگاهرتز را به سیستم فراپهن باند نسبت می دهند. طراحی تقویت کننده کم نویز فراپهن باند یک چالش در مدارات مجتمع فرکانس رادیویی است، که نیازمند ایجاد و بهبود بهره توان صاف و بالا، تطبیق امپدانس مناسب ورودی و خروجی، عدد نویز پایین، توان مصرفی پایین و سطح تراشه مصرفی کم می باشد. با توجه به اهمیت تقویت کننده کم نویز، در این پایان نامه طراحی های جدیدی برای تقویت کننده های کم نویز صورت گرفته است، که تمرکز اصلی آن ها بر روی افزایش بهره و بهبود عملکرد نویزی در فرکانس های رادیویی می باشد. ابتدا سیتم های فراپهن باند و باند باریک و تفاوت آن ها و چالش های طراحی این مدارات مورد بررسی قرار گرفته است. سپس روش های طراحی تقویت کننده های کم نویز فراپهن باند معرفی و در نهایت تقویت کننده های کم نویز ارائه شده تحلیل شده است. مدارات ارائه شده در تکنولوژی 13/0 میکرومتر cmos شرکت tsmc طراحی و توسط نرم افزار ads شبیه سازی شده اند. اولین تقویت کننده پیشنهادی در این پایان نامه، یک تقویت کننده دو طبقه در باند فرکانسی 1 تا 12 گیگاهرتز می باشد که به خوبی باند فرکانسی فراپهن را پوشش می دهد. در طبقه اول این تقویت کننده، به منظور رسیدن به گین بالا و توان مصرفی از روش استفادده مجدد جریان استفاده شده است. در طبقه دوم، از تقویت کننده سورس مشترک با سلف های افزاینده برای رسیدن بهره و پهنای باند مناسب شده است. برای بهبود خاصیت خطی نیز از فیدبک مقاومتی استفاده شده است. تقویت کننده کم نویز ارائه شده دوم طوری طراحی شده است که کمترین میزان سلف را داشته باشد، تا صرفه اقتصادی تراشه بالا رود. در آخرین طراحی نیز بر روی افزایش بهره مدار با حفظ بهترین عملکرد نویزی تمرکز شده است.