• 设计考虑因素
  1. 噪声系数
    由于低噪放在射频前端系统中位于天线之后，即系统中第一级。根据级联系统的噪声系数公式，第一级对系统整体的噪声贡献最大，所以低噪放首先要保证噪声系数足够低，一般在3dB（10lg）以下。
    →降低噪声的设计方法：尽量采用单级单管、电感负反馈（电阻有较大热噪声）
  2. 匹配
    因为LNA一般与天线等直连，所以要做好输入匹配，达到最大功率传输（共轭阻抗匹配）和最小噪声系数。
  3. 增益
    LNA的增益需要足够大，以减少后级电路噪声系数对整体系统的影响。但增益过大会影响后级电路的动态范围，使后级电路的非线性更加显著，所以需要在增益、噪声系数、动态范围之间进行权衡。
  • 常见结构

  1. 输入端并联电阻的共源放大器

    电压增益:
    其中，ωin=1/(Rs||Rp)Cgs=2/RsCgs
    相比普通的共源放大器，该结构的输入端主极点频率提高一倍，而增益下降一倍，还引入了一个与源阻抗噪声一样大的电阻热噪声，噪声性能更差。
    优点：输入阻抗匹配更简易。

  2. 共栅放大器结构

    如图，共栅放大器的1/gm可以提供放大器的实部阻抗，Ls可以与Cgs谐振抵消，Ld与输出电容谐振抵消，匹配阻抗比较容易。
    但是高频下，各种器件寄生效应带来的噪声系数会显著恶化噪声水平。
    Av=gmωLd*Q

  • 设计思路

  1. 在给定功耗条件下，保证最小噪声系数→可得晶体管宽度：

  2. 输入阻抗匹配：

    输入阻抗Zin=s(Lg+Ls)+1/sCgs+wTLs=Rs，wT=gm/Cgs
    Ls作用：提供负反馈 Lg作用：在给定频率下保持最低噪声系数的同时进行阻抗匹配