低噪声放大电路设计
射频低噪声放大器电路设计详解
射频低噪声放大器电路设计详解射频LNA 设计要求：低噪声放大器（LNA）作为射频信号传输链路的第一级，它的噪声系数特性决定了整个射频电路前端的噪声性能，因此作为高性能射频接收电路的第一级LNA 的设计必须满足：（1）较高的线性度以抑制干扰和防止灵敏度下降;（2）足够高的增益，使其可以抑制后续级模块的噪声;（3）与输入输出阻抗的匹配，通常为50Ω;（4）尽可能低的功耗，这是无线通信设备的发展趋势所要求的。
InducTIve-degenerate cascode 结构是射频LNA 设计中使用比较多的结构之一，因为这种结构能够增加LNA 的增益，降低噪声系数，同时增加输入级和输出级之间的隔离度，提高稳定性。
InducTIve-degenerate cascode 结构在输入级MOS 管的栅极和源极分别引入两个电感Lg 和Ls，通过选择适当的电感值，使得输入回路在电路的工作频率附近产生谐振，从而抵消掉输入阻抗的虚部。
由分析可知应用InducTIve-degenerate cascode 结构输入阻抗得到一个50Ω的实部，但是这个实部并不是真正的电阻，因而不会产生噪声，所以很适合作为射频LNA 的输入极。
高稳定度的LNAcascode 结构在射频LNA 设计中得到广泛应用，但是当工作频率较高时由于不能忽略MOS 管的寄生电容Cgd，因而使得整个电路的稳定特性变差。
对于单个晶体管可通过在其输入端串联一个小的电阻或在输出端并联一个大的电阻来提高稳定度，但是由于新增加的电阻将使噪声值变坏，因此这一技术不能用于低噪声放大器。
文献对cascode 结构提出了改进，在其中ZLoad=jwLout//（jwCout）-。
ansysdesigner8低噪放设计
ansysdesigner8低噪放设计一、概述在电子设备中，噪声是一个常见的问题，特别是在放大器设计中。
为了解决这个问题，ANSYS Designer 8提供了一种低噪声放大器设计的解决方案。
本文将详细探讨如何使用ANSYS Designer 8进行低噪声放大器设计。
二、低噪声放大器的原理低噪声放大器是一种能够在放大信号的同时尽量减小噪声的放大器。
在设计低噪声放大器时，需要考虑以下几个方面：1. 前端放大器的设计前端放大器是低噪声放大器的核心部分，它负责放大输入信号并尽量减小噪声。
在ANSYS Designer 8中，可以使用各种电路元件和模块来设计前端放大器，如晶体管、电容和电感等。
2. 信号传输线的设计信号传输线在低噪声放大器中起到了关键的作用。
为了减小噪声的干扰，需要设计合适的传输线，如微带线或同轴电缆等。
3. 电源噪声的抑制电源噪声是低噪声放大器中常见的问题之一。
为了抑制电源噪声，可以使用滤波器、稳压器等电路元件来减小噪声的干扰。
三、ANSYS Designer 8的功能ANSYS Designer 8是一款功能强大的电子设计自动化工具，它提供了一系列的功能来帮助设计低噪声放大器。
1. 电路仿真ANSYS Designer 8可以对设计的低噪声放大器进行电路仿真，以评估其性能。
通过仿真，可以分析放大器的增益、带宽和噪声等参数，并进行优化。
2. 参数优化ANSYS Designer 8提供了参数优化功能，可以根据设计要求自动调整电路参数，以达到最佳的性能。
通过参数优化，可以实现低噪声放大器的最佳设计。
3. 噪声分析ANSYS Designer 8可以进行噪声分析，以评估低噪声放大器的噪声性能。
通过噪声分析，可以了解噪声源的贡献，并采取相应的措施来减小噪声。
4. PCB布局ANSYS Designer 8还提供了PCB布局功能，可以帮助设计人员进行电路布局，以减小噪声的干扰。
通过合理的布局，可以有效地减小电路中的噪声。
低噪声放大器的原理
低噪声放大器的原理
低噪声放大器是一种电子设备，用于放大电信号，同时尽量减小噪声的干扰。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 输入电路设计：低噪声放大器的输入电路采用高阻抗、低噪声的元件和结构设计，以减小对输入信号的干扰。
常见的设计技巧包括使用高阻抗输入电路、采用薄膜电阻、陶瓷电容等元件，以及合理布局和屏蔽设计等。
2. 放大器结构：低噪声放大器通常采用共基极、共集极或共源极等结构，以提供高增益和低噪声。
其中，共源极结构被广泛应用于射频放大器，其工作原理是利用场效应管的高输入阻抗和低噪声系数。
3. 负反馈设计：通过引入负反馈，可以有效降低放大器的噪声系数。
负反馈可以利用输出与输入之间的比例关系来抵消放大器内部的噪声。
常见的负反馈设计技巧包括采用电阻网络、差分输入等。
4. 电源噪声抑制：低噪声放大器需要通过设计合理的电源滤波电路来减少电源噪声的影响。
这可以通过使用电源滤波电容、电感等元件来实现。
总体来说，低噪声放大器通过合理的电路设计和结构选择，以及负反馈和电源噪声抑制等技术手段，目的是尽量减小放大器本身引入的噪声，从而提供纯净的放大信号。
低噪声放大器的设计
一种900MHz频段低噪声放大器设计方法及测试结果本文介绍一种低噪声放大器的设计方法，对初学者可能有一定的借鉴作用。
关键词： LNA：低噪声放大器 IL：插入损耗ACPR：邻道功率比值 IM3：三阶交调EESOF\TOUCHSTN：八十年代流行的HP公司的小型微波软件一、任务的来源:受外单位的委托，要求设计一种低噪声放大器，具体要求如下：1.频率范围：820-960MHz2.增益：G≥45dB3.噪声系数：Nf≤1.54.带内平坦度：≤±0.2dB5.线性功率：P-1≥15dBm6.电调衰减：Att= 31dB (5bit)二、设计框架:1.放大器级数的考虑：由于常见器件有效实际增益为11～17dB，故此，3-4级方可满足增益要求。
经对比分析我们确定了以下方案：第一级：A TF10136 Nf=0.4dB G=13.5dB OIP3=18dBm第二级：MSA1105 Nf=4.1dB G=10.5 dB OIP3=25dBm第三级：SGA6586 Nf=2.6dB G=23.8dB OIP3=33dBm在第二级与第三级之间插入数字电调衰减器，其数字电调衰减器的最小IL为1.8dB，所以，总增益约为46dB。
2.噪声系数的计算：一个放大器的噪声系数主要取决于第一、二级放大管的Nf及Gain，见以下公式：NFs=NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/(G1G2)+……(NFn-1)/(G1G2…Gn-1) 式中：NFn为第n级器件的噪声系数Gn-1为第n-1级器件的增益基于产品批量生产的一致性考虑，经HP的EESOF\TOUCHSTN编程计算，将第一级FET优化设计成:Nf=0.85dB Gain=13.5dB，经以上公式计算得出噪声系数理论值为1.1dB，满足指标要求。
3.线性功率考虑：线性功率小，交调指标差，它将最终影响功放的ACPR 值和IM3；但是，过分地要求加大P-1，将增加电流消耗，降低了设备的可靠度，同时提高了造价，综合考虑诸多因素，SGA6586比较合适。
ADS设计低噪声放大器详细步骤
ADS设计低噪声放大器详细步骤低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是无线通信系统中一个重要的组成部分，其功能是将接收到的微弱信号放大，以便后续的处理和解调。
设计低噪声放大器需要考虑多个因素，包括噪声系数、增益、带宽、稳定性等。
下面是一个详细的设计步骤，用于设计低噪声放大器。
1.确定设计规格：a.确定工作频率范围：通常情况下，设计LNA需要确定工作频率的范围，以便选择合适的器件和电路结构。
b.确定增益和噪声系数要求：根据系统需求，确定LNA的增益和噪声系数的要求。
一般来说，增益越高，噪声系数越低，但二者之间存在一定的折衷关系。
2.选择器件：根据设计规格，选择适当的射频器件。
常见的射频器件包括双极性晶体管（BJT），高电子迁移率晶体管（HEMT），甲乙基氮化镓场效应晶体管（GaAsFET）等。
3.确定电路结构：根据选择的器件和设计规格，确定LNA的电路结构。
常见的LNA电路结构包括共源极结构、共栅极结构和共基极结构。
根据不同的结构，可以实现不同的增益和噪声系数。
4.进行器件参数提取：使用器件模型，从所选器件中提取器件的S参数（散射参数）、Y参数（混合参数）等。
这些参数将在后续的仿真和优化中使用。
5.进行电路仿真：使用电路仿真软件（如ADS，Spectre等），根据设计的电路结构和选取的器件参数，进行电路的仿真。
可以通过改变电路参数和器件参数，来优化电路的性能。
6.进行电路优化：在仿真过程中，可以进行电路参数的优化。
优化的目标可以是噪声系数、增益、带宽等。
通过反复地优化，寻找最佳的电路参数。
7.器件布局和仿真：根据优化后的电路参数，进行射频电路的布局设计。
布局需要考虑信号和功率的传输、射频电感和电容的布线、射频耦合以及射频接地等因素。
8.器件特性提取：根据布局后的射频电路，提取各个节点的特性参数，如增益、输入输出阻抗、稳定性等。
9.进行电路仿真验证：使用仿真软件进行电路的验证，比较仿真结果与设计目标的一致性。
低噪声放大电路设计
低噪声放大电路设计
低噪声放大电路的设计一般遵循以下几个步骤：
1. 选择低噪声元件：在设计放大电路时，选择具有低噪声特性的元件是非常重要的。
例如，选择低噪声放大器、低噪声电阻、低噪声电容等。
2. 优化电路布局：电路布局的优化对于减小噪声干扰起着重要的作用。
应该避免布局中出现长导线、共用引线、共用地等可能引入噪声的设计。
3. 使用恰当的滤波器：在输入端或输出端添加适当的滤波器可以有效地滤除噪声干扰。
常见的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等。
4. 降低信号放大：在设计放大电路时，尽可能降低信号的放大倍数。
由于噪声是与放大倍数成正比的，减小放大倍数可以有效地降低噪声干扰。
5. 两级放大：在设计放大电路时，可以采用两级放大的方式。
第一级放大器用于放大弱信号，第二级放大器用于放大第一级放大器的输出信号。
这种方式可以降低噪声对信号的干扰。
6. 使用差分放大器：差分放大器是一种能够抑制共模噪声的放大电路。
通过使用差分放大器，可以有效地减小噪声对信号的干扰。
7. 采用负反馈：负反馈是一种常用的方法，可以有效地降低放大电路的噪声。
通过在电路中引入负反馈，可以抑制噪声的增益，并提高电路的噪声性能。
通过以上步骤，可以设计出一个低噪声放大电路，并提高电路的噪声性能。
然而，实际的设计过程中还需要根据具体的应用需求和性能指标进行调整和优化。
利用Cadence设计COMS低噪声放大器
利用Cadence设计COMS低噪声放大器结合一个2．4 GHz CMOS低噪声放大器(LNA)电路，介绍如何利用Cadence软件系列中的IC 5．1．41完成CMOS低噪声放大器设计。
首先给出CMOS低噪声放大器设计的电路参数计算方法，然后结合计算结果，利用Cadence 软件进行电路的原理图仿真，并完成了电路版图设计以及后仿真。
仿真结果表明，电路的输入／输出均得到较好的匹配。
由于寄生参数，使得电路的噪声性能有约3 dB的降低。
对利用Cadence软件完成CMOS射频集成电路设计，特别是低噪声放大器设计有较好的参考价值。
关键词：低噪声放大器；CMOS；射频IC；Cadence0 引言Cadence Design Systems Inc．是全球最大的电子设计技术、程序方案服务和设计服务供应商。
它的解决方案旨在提升和监控半导体、计算机系统、网络工程和电信设备、消费电子产品以及其他各类型电子产品的设计。
Cadence公司的电子设计自动化产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、IC综合及布局布线、模拟和混合信号及射频IC设计、全定制集成电路设计、IC物理验证、PCB设计和硬件仿真建模等。
Cadence软件支持自顶向下(Top-down)的芯片设计，是业界广泛采用的设计工具。
该软件通过Li-brary CelI View三级目录辅助芯片设计：(1)设计者为自己要完成的系统任务建立新的Li-brary；(2)分析系统及其指标来确定系统的各个模块，每个模块对应于Library中的一个Cell；(3)每个模块的设计包括电路(Schematic)设计和版图(Layout)设计，两者密不可分，电路图与版图都是模块中的View。
同时，Cadence公司还提供设计方法教学服务，帮助客户优化其设计流程；提供设计外包服务，协助客户进入新的市场领域。
垂直解决方案是Cadence 为帮助IC设计公司迅速建立设计架构，并获得更短、可预测性更高的设计周期而推出的独具特色的整套解决方案，其目标是为了推动不同领域产品的开发步伐，设计锦囊(Process Design Kit，PDK)是其重要组成部分。
基于ADS低噪声放大器设计及仿真
基于ADS低噪声放大器设计及仿真ADS是一种电路仿真工具，可用于设计和仿真电子电路。
低噪声放大器在许多应用中非常重要，特别是在无线通信和信号处理中。
本文将介绍如何基于ADS进行低噪声放大器的设计和仿真。
首先，需要明确低噪声放大器的设计目标和性能指标。
低噪声放大器的主要目标是提供高增益和低噪声，以传输和放大信号时尽可能降低噪声干扰。
因此，设计低噪声放大器的时候需要考虑以下指标：1.增益：放大器应具有足够的增益来放大信号，使其达到所需的信号水平。
2.噪声系数：噪声系数是一种量化噪声性能的指标，它表征了放大器引入的噪声功率与输入信号功率之比。
低噪声放大器应该具有较低的噪声系数以降低信号的噪声干扰。
3.带宽：放大器的带宽决定了它能够传输的频率范围。
对于无线通信和信号处理应用，放大器需要具有足够宽的带宽来传输高频信号。
设计低噪声放大器的第一步是选择适当的放大器拓扑结构。
常见的低噪声放大器拓扑结构包括共源极、共栅极和共基极。
在ADS中，可以使用S参数模型来模拟这些拓扑结构，并进行频率和噪声分析。
在选择了适当的拓扑结构之后，需要设计放大器的电路参数，如电流源偏置、电流源阻抗以及电容。
这些参数将直接影响放大器的性能。
接下来，使用ADS进行电路仿真。
可以将放大器的电路图导入ADS，并添加合适的仿真器和分析器。
一般来说，需要进行频率响应、增益和噪声分析。
在进行噪声分析时，需要输入合适的噪声模型，并设置合适的参数。
仿真完了之后，可以通过改变电路参数和拓扑结构来优化低噪声放大器的性能。
一般来说，可以尝试改变电容和电流源的值，以及优化电流源阻抗和偏置电流。
最后，可以根据仿真结果进行实际电路的制作和测试。
由于ADS可以生成精确的电路参数和特性，因此可以根据仿真结果进行电路制造，并通过实验进行性能验证。
综上所述，基于ADS进行低噪声放大器的设计和仿真可以帮助工程师优化放大器的性能，以满足特定应用的需求。
通过合理选择拓扑结构、优化电路参数和进行全面的电路仿真，可以设计出具有高增益和低噪声的低噪声放大器。
PIN光电探测器低噪声前置放大电路设计
整 的方波信号 ， 仿真结果如图 ４ 所示。 明放大器能进行 说 无失真地传输 。 对输 出的方波信号进行傅 里叶变换之后 ，
所示 ， 电压响应度为 ：
Ｒ ＝ ＝ ＝２３ －３× １ ５ Nhomakorabea× １ ０１ ＞ ０
可以看 出信号的低频 和高频都 在一个 带宽范 围之 内 ， 分 别如图 ５和图 ６ 所示 。
图 ２光 电转 换 电路
前提下工作点尽量设低 ， 滤除部分噪声等 。
１ ． ２仿真结果
此次电路设计使用 的 ＰＮ光电二极管 电流的响应度 Ｉ
Ｒ ０ ５ ／ 最 小探 测光 功率 Ｐ １Ｏ Ｗ， 产 ． ＡＷ， ２ ＝ ０ ｎ 主要测 试光 功 率 为 １ ｗ ， 样 电阻 为 ２ Ｑ， 取 ｋ 因此 ， 根据式（ 可 以计算 １ ） 出在 １０ Ｗ 下 ， ： ０ｎ 有
当 Ｒ 较 大时 ， １ 因光 电二极管结 电容等 的分流作用 ，
流经 Ｒ 的电流为 × ， 出电压为 ： １ Ｌ输
１ ， × Ｒ （ ３ ）
Ｖｅｅ
，上限截止频率为
Ｚ订 “。 Ｌ’
， 即为 ｆ ｒ
放大电路 的带宽 ， 带宽设置合适可以有效滤 除噪声 ， 而且 对输 出信号上 升时 间有 很大 的影 响 ，两者 的关系 为
２０１ Ａ， ． 根据式（可计算 出： ３ ）
Ｖ ×ＲＩ ０１ Ａ×２ Ｑ ＿ ．ｍＶ ＝． ｋ ０２ （） ６
图 ３光电二极 管等效 电路
在仿真时 ，需要首先对选用光敏面直径 ＝ ｍ ２ ｍ的 光 电二极管进行建模 ， 由电流源 、 电容和 电阻构成 （ 图 如 ３ 所示 ） 在对放大 电路进行基本偏置点仿真确定工作点 。
１１１ 电转换 电路 ．， 光
CMOS射频集成电路设计-CMOS低噪声射频放大器
而式(5.2.2)中,iu 与噪声电压un 完全不相关。
CMOS低噪声射频放大器 又
根据噪声因子的定义,可写出噪声系数的表达式为 联立式(5.2.2)~式(5.2.5),解得噪声因子为
CMOS低噪声射频放大器 从式(5.2.6)可以看出,它含有三个独立的噪声源,可将它
CMOS低噪声射频放大器
5.4 TH-UWB低噪声放大器设计实例
5.4.1 近年来关于 UWBLNA的研究现状 近年来有文献报道通过电阻反馈和匹配滤波器[14,15]获
得宽的频带而平坦的增益。 分布式放大器用来在 UWB 通 信中实现低功耗工作。关于 UWB 应用的差分 CMOS LNA 也有介绍。在这些文献中,带有管联拓扑结构的 LNA 介绍较 多,原因是这种结构 在增益和噪声控制方面有更好的性能。
CMOS低噪声射频放大器
CMOS低噪声射频放大器
5.1 概述 5.2 低噪声放大器网络的噪声分析 5.3 CMOS低噪声放大器的基本电路 结构和技术指标 5.4 TH-UWB低噪声放大器设计 实例 5.5 本章小结 习题
CMOS低噪声射频放大器
5.1 概述
目前,基于不同的集成电路工艺,低噪声放大器采用的工 艺技术有 GaAsPHEMT、 MESFET、HBT 以及 CMOS技术 等。
而
CMOS低噪声射频放大器 又
CMOS低噪声射频放大器
CMOS低噪声射频放大器
CMOS低噪声射频放大器 于是,MOS晶体管的二端口网络噪声参数为
CMOS低噪声射频放大器
5.3 CMOS低噪声放大器的基本电路结构和技术指标
5.3.1 CMOS低噪声放大器的几种电路结构 1. 输入端并联电阻的共源放大器 输入端并联电阻的共源放大器的电路结构如图5-3所示。 该放大器的输入阻抗为
低噪声放大器的两种设计方法与低噪声放大器设计实例
低噪声放大器的两种设计方法与低噪声放大器设计实例低噪声放大器的两种设计方法低噪声放大器（LNA）是射频收发机的一个重要组成部分，它能有效提高接收机的接收灵敏度，进而提高收发机的传输距离。
因此低噪声放大器的设计是否良好，关系到整个通信系统的通信质量。
本文以晶体管ATF-54143为例，说明两种不同低噪声放大器的设计方法，其频率范围为2～2．2 GHz；晶体管工作电压为3 V；工作电流为40 mA；输入输出阻抗为50 Ω。
1、定性分析1.1、晶体管的建模通过网络可以查阅晶体管生产厂商的相关资料，可以下载厂商提供的该款晶体管模型，也可以根据实际需要下载该管的S2P文件。
本例采用直接将该管的S2P文件导入到软件中，利用S参数为模型设计电路。
如果是第一次导入，则可以利用模块S-Params进行S参数仿真，观察得到的S参数与S2P文件提供的数据是否相同，同时，测量晶体管的输入阻抗与对应的最小噪声系数，以及判断晶体管的稳定性等，为下一步骤做好准备。
1.2、晶体管的稳定性对电路完成S参数仿真后，可以得到输入／输出端的mu在频率2～2．2 GHz之间均小于1，根据射频相关理论，晶体管是不稳定的。
通过在输出端并联一个10 Ω和5 pF的电容，m2和m3的值均大于1，如图1，图2所示。
晶体管实现了在带宽内条件稳定，并且测得在2．1 GHz时的输入阻抗为16．827-j16．041。
同时发现，由于在输出端加入了电阻，使得Fmin由0．48增大到0．573，Γopt为0．329∠125．99°，Zopt=（30．007+j17．754）Ω。
其中，Γopt是最佳信源反射系数。
1.3、制定方案如图3所示，将可用增益圆族与噪声系数圆族画在同一个Γs平面上。
通过分析可知，如果可用增益圆通过最佳噪声系数所在点的位置，并根据该点来进行输入端电路匹配的话，此时对于LNA而言，噪声系数是最小的，但是其增益并没有达到最佳放大。
因此它是通过牺牲可用增益来换取的。
射频低噪声放大器电路结构设计
结构 能够 增加 Ｌ ＮＡ 的增 益 ，降低 噪 声 系数 ， 同时
增加输 人 级和 输 出级 之 间 的 隔 离度 ，提 高稳 定 性 。 Ｉ ｄ ｃｉｅ—ｄ ｇ ｎ ｒ ｔ ａ ｃ ｄ ｎ ｕ ｔｖ ｅ ｅ ｅａ ｅ ｃ ｓ ｏ ｅ结 构 在 输 入 级 Ｍ ＯＳ 管 的栅 极 和 源 极 分 别 引 入 两 个 电 感 和 Ｌ 通 过 ，
射频 Ｌ Ａ ｎ ｕｔ ｅｄｇｎ ｒｔ ｃｓｏｅ Ｎ ｉｄ ｃｉ －ｅｅｅａｅ ａｃｄ 结构 ｖ
普遍使用 ，置电流复用结构 。 Ｎ 关键词
Ｄｅ ｉｎ ｏ ａ ｉ ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｎ ｉｅａ ｐ ｉｉｒ ｓｇ ｆｒ ｄ ｏｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｌｗ－ ｏｓ ｍ ｌ ｅ ｆ
构 输 入 阻 抗 得 到 一 个 ５ ｎ 的 实 部 ， 但 是 这 个 实 部 Ｏ
并 不 是 真 正 的 电 阻 ，因 而 不 会 产 生 噪 声 ，所 以 很 适 合 作 为 射 频 ＩＮＡ 的 输 入 极 。
３ 高稳定 度 的 Ｌ ＮＡ
ｃ ｓｏ ｅ结 构 ａｃ ｄ 在射 频 Ｌ ＮＡ 设 计 中 得 到 广 泛 应 用 ，但 是 当 工 作 频 率 较 高 时 由 于 不 能 忽 略 Ｍ ０Ｓ 管 的 寄 生 电 容
因 而 使 得
整 个 电 路 的 稳 定 特 性 变 差 。 对 于 单 个 晶 体 管 可 通
选 择 适 当 的 电 感 值 ，使 得 输 入 回路 在 电 路 的 工 作 频
率 附近产 生谐振 ，从 而抵 消掉输 入 阻抗 的虚 部 。在 图 １中 ＬＮＡ 的 输 入 阻抗 为 ：
入 输 出 阻 抗 的 匹 配 ，通 常 为 ５ ｔ （ ）尽 可 能 低 的 ０２； ４
输 入 阻 抗 呈 现 纯 电 阻 特 性 ， 其 值 由 Ｌ 和 确 定 。
lna射频放大电路设计
lna射频放大电路设计LNA射频放大电路设计一、介绍LNA（低噪声放大器）是射频（Radio Frequency，RF）电路中常见的一个模块，用于将微弱的射频信号放大，同时尽可能地降低噪声。
在无线通信系统中，LNA的性能直接影响到整个系统的灵敏度和动态范围，因此在设计和优化LNA射频放大电路时，需要充分考虑各种因素，并进行合适的设计和优化。
二、LNA射频放大电路的基本结构LNA射频放大电路的基本结构通常包括放大器、匹配网络、偏置电路和电源电路。
其中，放大器是整个LNA电路的核心部分，负责将输入的微弱射频信号放大到合适的幅度。
匹配网络用于调整放大器的输入和输出阻抗，以实现最大功率传递和最佳性能。
偏置电路则用于提供合适的工作电流和电压，保证放大器能够正常工作。
电源电路则用于提供稳定的直流电源，保证整个LNA电路的稳定性和可靠性。
三、LNA射频放大电路的设计步骤1. 确定设计规格：根据具体的应用需求，确定LNA电路的增益、带宽、噪声系数等性能指标。
同时考虑电源电压、工作频率和尺寸等限制条件，为后续设计提供准确的参考。
2. 选择放大器类型：根据设计规格和应用要求，选择合适的放大器类型。
常见的放大器类型包括共源放大器、共栅放大器、共基放大器等。
根据不同的放大器类型，各自有不同的特点和适用场景，需要根据具体需求进行选择。
3. 匹配网络设计：根据放大器的输入阻抗和输出阻抗，设计合适的匹配网络，以实现最佳的功率传递和性能表现。
匹配网络的设计通常需要使用阻抗转换器、电容和电感等元件，通过优化元件参数和布局方式，实现最佳匹配效果。
4. 偏置电路设计：根据放大器的工作条件，设计合适的偏置电路，保证放大器能够正常工作。
偏置电路通常包括直流偏置电阻、电容和稳压电路等，通过选择合适的元件参数和电源电压，实现工作电流和电压的稳定。
5. 电源电路设计：根据整个LNA电路的功耗和电源需求，设计合适的电源电路。
电源电路通常包括滤波器、稳压电路和功率放大器等，通过保证电源电压的稳定性和可靠性，提供稳定的工作条件给整个LNA电路。
ADS设计低噪声放大器的详细步骤解析
ADS设计低噪声放大器的详细步骤解析低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是一种用于放大小信号并且噪声系数较低的放大器。
在射频领域，LNA是一个非常重要的组件，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等各种系统中。
以下是设计低噪声放大器的详细步骤解析：1.确定设计规格：首先，需要明确设计放大器的应用和要求，包括频率范围、增益、噪声系数、功率消耗等。
这些规格将在接下来的设计过程中起到指导作用。
2.选择放大器类型：根据设计规格，选择合适的放大器类型。
常见的放大器类型包括共源极放大器、共源极共栅放大器、共栅共源极放大器等。
3.确定工作频率：根据设计要求，确定放大器的工作频率范围。
这个步骤中需要考虑系统的频率计划、抗干扰能力以及现有系统中的其他无线电频率。
4.确定增益要求：根据设计要求，确定放大器需要提供的增益。
增益通常由设计要求中给出的最小信号到最大信号的目标增益范围定义。
5.噪声分析：根据设计要求，对放大器的噪声特性进行分析。
噪声分析是设计低噪声放大器的关键步骤之一，可以通过建立噪声模型和使用噪声参数进行计算来完成。
6.噪声匹配：根据噪声分析结果，进行噪声匹配。
噪声匹配的目的是使输入噪声电阻等于输出噪声电阻，从而达到最佳的噪声性能。
7.确定电源电压与电流：根据设计要求和选取的放大器类型，确定放大器的电源电压与电流。
这个步骤中需要考虑放大器的功率消耗和供电要求。
8.确定器件参数：根据选定的放大器类型、工作频率和增益要求，选择合适的器件进行设计。
常见的器件参数包括截止频率、最大功率、最大电流等。
9.进行电路仿真：使用电路仿真工具（如ADS等），对设计的放大器进行仿真。
仿真可以帮助分析和优化放大器的性能，例如增益、噪声系数等。
10.进行电路优化：根据仿真结果，对放大器进行优化。
优化的目标可能包括增加增益、降低噪声系数、提高稳定性等。
11.组装与测试：将设计好的放大器电路进行组装，并进行测试。
一种低噪声放大电路的制作方法
一种低噪声放大电路的制作方法低噪声放大电路是一种关键的电子电路设计，主要应用于各种要求高信噪比和低噪声的电子器件中，例如射频电路、放大器、无线通信系统等。
本文将介绍一种常见的低噪声放大电路制作方法。
1. 电路设计和选型低噪声放大电路的设计首先要确定所需的放大倍数和频率范围。
在确定了这些参数后，选择合适的元器件是关键。
一般选择低噪声、高增益、高线性度的放大器芯片，以及低噪声的电容、电阻等元器件。
2. PCB设计在低噪声放大电路的制作过程中，良好的PCB设计是至关重要的。
为了减少电路中的杂散噪声，需要采取一些技术措施，如减小元器件之间的干扰、规划好信号和电源地等。
针对高频信号，还需要采用合适的阻抗匹配电路，以提高信号传输效率。
3. 供电与滤波低噪声放大电路对供电质量要求很高，因为供电产生的噪声会对整个电路的噪声性能产生影响。
因此，需要选择稳定的电源，使用滤波器来降低电源噪声。
常见的滤波器包括低通滤波器、陷波滤波器等。
4. 接地设计良好的接地设计可以有效地降低电路的噪声。
一般来说，可以采取单点接地、分离接地等方法，减少不同部分之间的地回路噪声。
5. 封装和布局合适的封装和布局设计可以减少电路的干扰和噪声。
在布局过程中，需要注意信号和电源线的走线方式，尽量减少它们之间的共享、交叉和平行。
合理选择封装方式，以减少来自环境的干扰。
6. 测试和优化制作好低噪声放大电路后，进行测试是必不可少的。
通过使用噪声测试仪器，可以测量电路的噪声性能，并对其进行优化。
例如，检查电路中可调元器件的合适位置，并调整它们的参数，以获得更好的噪声性能。
总之，制作低噪声放大电路需要综合考虑电路设计、选型、PCB设计、供电与滤波、接地设计、封装和布局以及测试和优化等多方面因素。
通过合理的设计和优化，可以有效降低电路的噪声，提高信号的质量。
低噪声前置放大电路设计
低噪声前置放大器电路的设计方法来源：52RD手机研发作者：国家半导体公司程伟健前置放大器在音频系统中的作用至关重要。
本文首先讲解了在为家庭音响系统或PDA设计前置放大器时，工程师应如何恰当选取元件。
随后，详尽分析了噪声的来源，为设计低噪声前置放大器提供了指导方针。
最后，以PDA麦克风的前置放大器为例，列举了设计步骤及相关注意事项。
前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备，例如置于光盘播放机与高级音响系统功率放大器之间的音频前置放大器。
前置放大器是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的，已接收的信号先以较小的增益放大，有时甚至在传送到功率放大器级之前便先行加以调节或修正，如音频前置放大器可先将信号加以均衡及进行音调控制。
无论为家庭音响系统还是PDA设计前置放大器，都要面对一个十分头疼的问题，即究竟应该采用哪些元件才恰当？元件选择原则由于运算放大器集成电路体积小巧、性能卓越，因此目前许多前置放大器都采用这类运算放大器芯片。
我们为音响系统设计前置放大器电路时，必须清楚知道如何为运算放大器选定适当的技术规格。
在设计过程中，系统设计工程师经常会面临以下问题。
是否有必要采用高精度的运算放大器？输入信号电平振幅可能会超过运算放大器的错误容限，这并非运算放大器所能接受。
若输入信号或共模电压太微弱，设计师应该采用补偿电压(Vos)极低而共模抑制比(CMRR)极高的高精度运算放大器。
是否采用高精度运算放大器取决于系统设计需要达到多少倍的放大增益，增益越大，便越需要采用较高准确度的运算放大器。
运算放大器需要什么样的供电电压？这个问题要看输入信号的动态电压范围、系统整体供电电压大小以及输出要求才可决定，但不同电源的不同电源抑制比(PSRR)会影响运算放大器的准确性，其中以采用电池供电的系统所受影响最大。
此外，功耗大小也与内部电路的静态电流及供电电压有直接的关系。
输出电压是否需要满摆幅？低供电电压设计通常都需要满摆幅的输出，以便充分利用整个动态电压范围，以扩大输出信号摆幅。
低噪声放大电路设计与应用课件
低噪声放大电路设计与应用
电子系统内部固有噪声源
4. 爆裂噪声 (1) 爆裂噪声通常是由一系列宽度不同,而幅度基 本相同的随机电流脉冲组成,脉冲的宽度可在几微 秒到0.1s 量级之间变化,脉冲的幅度约为0.01uA0.001uA量级. (2) 因为脉冲的幅度只是PN结杂质特性的函数,对 于某个特定的半导体器件样品,爆裂噪声的幅度是 固定的,所以通常的爆裂噪声电流只在两种电流值 之间切换. (3) 取决于半导体制作工艺和材料中杂质的情况, 爆裂噪声脉冲出现的频率可在每秒几百个到几分 钟一个之间变化.
En2i Et2
4kTRs f
En2
I
2 n
Rs2
4kTRs f
1
En2
I
2 n
Rs2
4kTRs f
F 1 eN2 iN2 Rs2 4kTRs
只有当Rs为最佳源电阻Rso时, 噪声系数才能
达到其最小值,这种情况称为噪声匹配.
Rso
En In
eN iN
Fmin
1
En I n 2kTB
1
eN iN 2kT
电子系统内部固有噪声源
3. 1/f噪声 1/f噪声是由两种导体的接触点电导的随机涨
落引起的,凡是有导体接触不理想的地方都存在1/f 噪声.因为其功率谱密度正比于1/f,频率越低1/f噪 声越严重,所以1/f噪声又称为低频噪声.
低噪声放大电路设计与应用
电子系统内部固有噪声源
3. 1/f噪声 在碳电阻中,电流必须流过许多碳粒之间的接
低噪声放大电路设计与应用
1.5.1 有源器件的选择
Rso eN / iN
Fmin
1
eN iN 2kT
(1) 低噪声放大器应尽可能选用eN,iN小的器件, 这样才能使Fmin较小.此外还必须考虑到eN,iN以 及噪声系数都是频率的函数,各种低噪声器件
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低噪声放大器
我们用的是搞电子迁移率晶体管ATF54143芯片进行低噪放的设计。
设计目标：
工作频率2.4~2.5G ISM频段，此频段( 2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构使用。
噪声系数NF<0.7
增益Gain>15
驻波比VSWRin<1.5,VSWRout<1.5
设计制作：
安装晶体管器件，器件已经给大家。
进入ADS主界面，按上图操作，
找到并选中器件，安装。
工程自动生成，可见下图
可以打开原理图看一下，其实就是此晶体管的封装。
再新建一个工程，名称随意，添加library，按照以下步骤：
选择add library definition file这个按钮，寻找一下刚才生成的工程的路径，进入寻找lib.defs
新建的工程里面也就添加了一个atf54143_dt，在此工程也就可以使用这个晶体管了。
新建原理图，图标，按照下图选择所需器件，右键单机，选择
place component，即可在原理图画出器件。
按下图画出原理图
可在中直接输入名称来超找器件，器件名称即
比较淡的可看作器件名，输入即可得到器
件。
比如输入TERM，即可得到以前看到过的阻抗。
连接好器件后设置参数，DC_FET参数参数含义依次为起始栅极电压，终极栅极电压，栅电流值的采样点数目，初始漏-源电压，终止漏-源电压，漏-源电压值的采样点数目。
选择displaytemplate，按下按钮，选择参数
OK后记得到上一级界面按下ADD键，即添加了模版。
点击开始仿真，得到ATF54143的直流特性图。
从ATF54143的数据手册中可以读出其偏置电流曲线，
Fmin 接近最小值，增益大约为16.3dB ，满足设计要求。
那么晶体管的直流工作点就设为V 3=ds V ，mA 20=ds I 。
画偏置电路：
新建一个原理图，按照下图画出原理图。
器件找寻方法见上文。
再按照上图设置好元器件参数。
选择
选中其中的选项，输入晶体管的直流工
作点Vdd=5V，Vds=3V，Ids=20mA。
（ATF54143的封装上有两个栅极，每个栅极电流为20mA,相加就是40mA）如图：
点击design按钮，出现偏执网络的设置，
共有三种网络可以选择，这里选择第一种。
OK后可以通过选中DA_FETBias1，单击来看偏置子电路。
记下你们自己电阻的值，后面要用。
添加一个DC器件，然后进行仿真，仿真结束后执行
可以看到仿真结果。
仿真结果只是一个参考。
数值不一定要相等。
这里看Vds=3V，Id=40mA，不过我做出来Vds=3.11V，Id=37.7mA，误差有点大了……
然后可以画一个偏执电路原理图，原理图如下：
以后所有的原理图中，偏置电阻都要要从新改一下，数值为刚才在偏
置网络中记下的电阻的值。
稳定性分析：
新建原理图，按照给出的图画出原理图：（记得改偏置电阻）
顺手把参数设置一下，StabFact,MaxGain,DC几个器件不用设置了。
参数设好后运行。
分两次添加MaxGain1和Stabfact1两条曲线。
得到最大增益和稳定系数K的曲线。
这里我的最大增益为19.811dB，稳定系数为0.897，小于1，而只有系数大于1时才是稳定，所以不稳定。
使用负反馈可以让系统稳定，在这里我们在源极添加小电感作为负反馈。
为方便调试将两个电感设为动态用V AR来控制。
仿真出来的结果如下图所示，不过稳定性还是小于1，继续更改电感
在工作频率2.4~2.5GHz里稳定都大于了1。
电感L=0.4nH，这个值按具体情况而定，不是一个确定的值，只做参考。
接下来把DC_Feed改成实际器件。
选用的是murata的电容和电阻，器件已有，添加如方法和上次添加晶体管方法一样，注意路径不能有中文名。
添加好后看原理图就多了一个器件组。
在这里我们用LQG18和GRM18代替DC_Feed。
连接好的电路如下：
更改murata电容电感的值，双击器件就可以修改
在这里用的旁路电容为1.2pF，旁路电感为3.9nH，输出端的电路串联电感值为22nH，旁路电容为10pF，分装都是0603。
运行的话还要加入一个器件，用于murata 的仿真。
最后的到的仿真结果为：
此时的低频部分已经稳定。
这里我们将晶体管源极的两个电感换成微带线。
计算公式如下：r
Z L
l ε081.11=
，其中L 为电感值，Z0为特征阻抗，这里用的PCB 板是FR4射频板。
此处的l 为英寸，换算毫米为1英寸=25.4毫米。
设微带线宽为0.5mm ，特征阻抗为85.150700ohm ，可用linecalc 计算。
最后计算出l 为0.672mm ，工业生产中没有小数点后三位的精度，所以取0.7mm
再放入一个msub 并设置：
得到的仿真结果：
最大增益和稳定系数都还可以。
符合要求。
使用GRM18替换DC_block再进行仿真，电容为22pF。
得到仿真结果：
增益和稳定性都还可以。
此时以全换成了真实器件。
在这里要注意电容方向别搞反了。
仿真噪声系数需要在S参数设置对话框把计算噪声的功能打开。
双击，勾选calculate noise
进行仿真，添加曲线NFmin 看图可以看出4.95GHz时，噪声系数最小。
在出来结果的窗口中选择中的Eqn，分别输入
第一句：即返回值是前面定义的m1的频率，即2.45GHz
第二句：返回噪声系数圆
第三句：返回增益圆
接下来选择，在plot trace & attributes中，先选好equations选项然后再加入GaCircle和circleData。
可得出一下图形：
其中m2是LNA有最大增益时的输入端阻抗，此时增益为15.856dB
M4是最小的噪声系数，这里是0.57633dB
要在噪声系数和增益之间权衡一个数。
对于低噪放而言，首先考虑噪声，则输入阻抗为Z0*（0.299-j0.293）。
Z0为50ohm。
先要取其共轭进行匹配，即Z0*（0.299+j0.293）。
添加Smith圆图匹配工具，DA_SmithChartMatch_cell_3，最终原理图为：
设置参数
在amplifier中选择Smith Chart Utility:
进入后直接OK，出现Smith Chart Utility
这个东西大家应该比较熟悉，设置一下参数freq，点击define source……进入Network Terminations
设置一下阻抗。
我们这里采用的是微带线匹配，
可以看到此时最接近与50ohm，噪声系数在2.45GHz最小。
点击build ADS Circuit生成对应电路。
对那个圆图器件使用可以看到匹配的子线路：
直接复制到原理图
由于把电容提前了，所以匹配阻抗改变了，可以使用tuning工具来调节传输线长度以实现匹配。
双击传输线，单击tune/Opt/Stat……，如图设置：（可适当修改最大最小值的范围）
将两段传输线均设置完毕，单击图标，开始Tuning。
最后得出的值为上图所示。
仿真结果如图：
最大增益的输出匹配：
在原理图中加入器件，在数据显示窗口中点击加入
zin2控件：
这里要加入两个，一个是real part，一个是imaginary part。
可以看出其输出阻抗为40.767+j*15.965ohm，这里和上面的类似，放
入器件，设置参数用圆图进行匹配。
噪声仿真结果：
利用tool的linecalc/untitled计算微带线的长宽：
这里角度需要自己设置。
返回原理图，把理想微带线换成实际的微带线。
如图：。