LNA设计流程(林俊明)

LNA 设计流程

摘要：本文主要为LNA 的设计总结，且理论尚未成熟，需要进一步提炼。

LNA 的设计电路图如下所示，其中，R1为额外的并联电阻，可使增益下降，但可增大带宽。

在不考虑Pad 电容的情况下，该LNA 的输入阻抗表达式为

1

112

1m in GS GS g L Z L S C S

C =

++

⋅ (1.1)

但是，在考虑Pad 电容的情况下，输入阻抗的表达式较为复杂，不过，根据教材，这里有一些比较简便的设计方法，即设计步骤。

设计步骤如下：

Step1:确定(估算)四个参数ω0,L1,Cap,LG 。 Step2:根据以下公式

20111

(L L )(C C )G GS pad ω=++

(1.2)

21

11(

)GS T s GS pad

C L R C C ω=+

(1.3)

由式(1.2)求得C GS1，而从式(1.3)求得ωT ，根据g m =ωT C GS1，可以求得g m 。

Step2:选定NMOS 的W ，L ，如（W=10um ，L=Lmin ），扫描g m 与ID 的曲线，这是因为

(V V )m n ox

GS TH W

g u C L

=- (1.4)

即g m 与W 成正比，为了减少功耗，g m 取85%的g m,max 。此时，静态电流便决定了，然后，调节W 使得gm 满足上述情况。(注意，如果C GS1过小，可以通过额外并联的方式增大它的电容)

此时，可以扫描fT 与ID 的关系，从而验证ωT 是否满足要求。大概如下图：

Step4:堆叠的管子与共源管子大小一样。 Step5:估算噪声系数

2

01(

)m s T

NF g R G ωγω=+ (1.5)

γ为额外的噪声系数，对于短沟道，γ为2，长沟道，为2/3）