【摘要】：CMOS運(yùn)算放大器作為模擬集成電路的最基本、最重要的功能模塊,無(wú)論是在消費(fèi)電子領(lǐng)域,還是在軍用電子系統(tǒng)領(lǐng)域,都有著舉足輕重的作用。近幾年來(lái),深亞微米技術(shù)的發(fā)展步步為營(yíng)且前景可觀,集成電路系統(tǒng)的供電電源的電壓越來(lái)越低,嚴(yán)重惡化了CMOS運(yùn)算放大器的信噪比,所以必須在電路設(shè)計(jì)時(shí)周全考慮才能使運(yùn)放的噪聲性能保持穩(wěn)定。CMOS運(yùn)放的噪聲主要包括溝道熱噪聲和閃爍噪聲。溝道熱噪聲可以通過(guò)增大器件的跨導(dǎo)和W/L的值來(lái)抑制,閃爍噪聲主要可以通過(guò)使用CMOS工藝下的橫向雙極型晶體管和DTMOS來(lái)抑制。本文使用了橫向雙極型晶體管作為運(yùn)放的差分輸入對(duì),并且使用PMOS管而不是NMOS管作為cascode結(jié)構(gòu)的共柵放大,這樣可以有效的改善CMOS運(yùn)放的噪聲特性。運(yùn)放由四部分組成,分別為提供靜態(tài)電流的偏置電路、橫向雙極型晶體管為輸入管的差分輸入級(jí),二極管連接的MOS管為負(fù)載的共源放大級(jí),有源MOS管做負(fù)載的功率輸出級(jí)。本文設(shè)計(jì)的低噪聲CMOS運(yùn)算放大器采用的是臺(tái)積電半導(dǎo)體(TSMC)的0.18um CMOS工藝,電路設(shè)計(jì)軟件為candence IC 610,仿真軟件為Spectre。通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證,得到運(yùn)放在1HZ時(shí)的等效輸入噪聲電壓密度為9.6nV/(?),在1KHZ時(shí)的等效輸入噪聲電壓密度為7.5nV/(?)。這樣的噪聲性能基本滿足了一個(gè)CMOS運(yùn)算放大器的對(duì)于低噪聲的要求。運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓為14.6uV,增益帶寬積為0.5MHz,相位裕度為65°,以上運(yùn)放指標(biāo)均滿足了一個(gè)運(yùn)放的基本要求,符合預(yù)期。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN722.77
【圖文】：

1.1 研究背景及意義現(xiàn)如今，人類的活動(dòng)越來(lái)越劇烈，上至飛天探索宇宙文明，下至入海尋找地球?qū)毑亍Ｈ祟惸軐?shí)現(xiàn)這些壯舉，主要受益于電子信息與技術(shù)的高速發(fā)展。追本溯源，電子信息與技術(shù)之所以能夠快速發(fā)展，也主要得益于集成電路的指數(shù)發(fā)展。隨著 CMOS 工藝的逐漸發(fā)展，器件模型的逐步完善，集成電路技術(shù)的穩(wěn)定進(jìn)步，集成電路的規(guī)模越來(lái)越巨型化，芯片體積卻越來(lái)越小型化。這意味著人們用更低的價(jià)格買(mǎi)到更加高性能的電子產(chǎn)品。集成電路技術(shù)已經(jīng)和人們的生活緊密相關(guān)，生活中隨處可見(jiàn)的手機(jī)、電腦、數(shù)碼相機(jī)等，都有著集成電路的身影。一顆小小的集成電路芯片，有可能蘊(yùn)藏著強(qiáng)大的功能。在集成電路領(lǐng)域，一顆具有完整功能的芯片，我們可以稱它為片上系統(tǒng)（System On Chip）�，F(xiàn)如今，片上系統(tǒng)已經(jīng)成為 CMOS 集成電路的發(fā)展趨勢(shì)，甚至可以說(shuō)是發(fā)展主流，射頻集成電路更是主流中的研究熱門(mén)[1]；低噪放大器（Low Noise Amplifier）是射頻電路的基本組成模塊。在無(wú)線通信系統(tǒng)的接收端，LNA 是信號(hào)處理十分重要的一個(gè)模塊。無(wú)線通信接收端的信號(hào)處理模塊如下圖 1-1所示：

第三章 CMOS 中的噪聲理論和噪聲模型3.3 電路中的噪聲表示3.3.1 線性二端網(wǎng)絡(luò)分析1.二端網(wǎng)絡(luò)二端網(wǎng)絡(luò)是指通過(guò)引出來(lái)一對(duì)端鈕來(lái)和外部電路相連的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。二端網(wǎng)中，電流從一個(gè)端鈕流人，從另一個(gè)端鈕流出(如圖 3-3所示)，故二端網(wǎng)絡(luò)也稱“單口網(wǎng)絡(luò)”或“一端口網(wǎng)絡(luò)”。內(nèi)部不含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)，叫無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)，以等效為一個(gè)電阻元件。內(nèi)部含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)，叫有源二端網(wǎng)絡(luò)。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文頻率大約為 1000Hz。那我們?nèi)绾卧?CMOS 工藝上實(shí)際出雙極是如圖 4-1(a)所示的，這個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了把雙極型晶體管兼容在種晶體管是一種橫向的雙極型晶體管。從圖中可以看出，橫向一個(gè)可以反向偏執(zhí)的阱使其與襯底實(shí)現(xiàn)電隔離。這個(gè)阱就成為基極，而源/漏擴(kuò)散區(qū)就成為發(fā)射極和集電極。從發(fā)射極注入的的集電極，一個(gè)是擴(kuò)散的集電極，它通常圍繞著發(fā)射極以獲得個(gè)集電極是襯底。對(duì)于 N 襯底集電極必須接到最高的直流電位所示為橫向雙集電極雙極型晶體管的符號(hào)。橫向電流將流向希向電流將流向襯底，通常希望從發(fā)射極電流中流到橫向集電極好。對(duì)于絕大多數(shù)工藝，這個(gè)比例一般是 60%-70%。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 趙飛義;張萬(wàn)榮;丁春寶;陳昌麟;胡瑞心;卓匯涵;江之韻;白楊;陳亮;;基于噪聲抵消技術(shù)的低功耗C頻段差分低噪聲放大器[J];電訊技術(shù);2014年08期

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1 童劍釗;微波晶體管低噪聲放大器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：2789232