LNA问题

1:说明为什么要设置静态工作点问题。我们知道即使再复杂的电路都可以分解为一个个的放大器。那么放大器要工作首先就要工作在放大状态，而对于MOS管来说就是工作在饱和区，因为只有工作在饱和区，MOS管的输出电阻最大，具有高的增益，才具有放大能力。所以要设定MOS管处于饱和区，所以就需要给MOS管加偏置，而且是稳定的偏置，这就是静态工作点设置的问题。只有工作点设置好了，稳定了，整个放大电路才可以放大，而且放大的都是小信号。如果设置不好，比如说静态工作点不稳定的话，则放大器的放大倍数不是稳定的，整个电路都是不稳定，容易造成严重的失真问题。静态工作点设置在电路设计中很重要，而且要考虑到前后级联的问题。2:S参数仿真那么S11表示的就是回波损耗，即有多少能量被反射回源端（Port1），这个值越小越好，一般建议S110.1，即－20dB；S21表示插入损耗，也就是有多少能量被传输到目的端（Port2）了，这个值越大越好，理想值是1，即0dB，S21越大传输的效率越高，一般建议S210.7，即－3dB。3:为什么要加扼流电路放大器的直流和交流通路之间要添加射频扼流电路，它实际上是一个无源低通电路，使直流偏置信号（低频信号）能传输到晶体管引脚，而晶体管的射频信号（频率很高）不要进入直流通路，实际中一般是一个电感，有时也会加一个旁路电容接地，在这里先用【DC_Feed】扼流电感代替。同时，直流偏置信号不能传到两端的Term，需要加隔直电容，这里先用【DC_Block】隔直电容代替。图4-5为加入加入理想直流扼流和射频扼流的原理图。4:为什么要引入负反馈来调节稳定性引入负反馈可以改善放大电路性能指标，而正反馈则不是一种稳定状态，经常用来构成振荡电路之类的。负反馈是一个平衡作用，输入强了经过负反馈就可以稍微弱一点；而正反馈就是愈演愈烈的一个加强作用。5:增加稳定性的常见方法A:输入串联RC并联网络(电阻产生噪声)B:源端并电感到底(加电感的目的一般是抵消栅极的容性便于匹配阻性的源，一般用于低噪声放大器，但此时要处理高频段可能的不稳定。（起到负反馈的作用）)比如说，很多2GHz左右的场管，其S参数决定了，在源上串接一个小电感，如0.5nH,或者更大，到1.5nH，可以起到稳定电路的作用（起到负反馈的作用），但，这种稳定也仅仅是使一定的频率上实现稳定。要实现全频段的稳定要做许多工作。其实，我们的电路板上，源极接地打上的过孔也有一定的感量。一般来说，孔越多，越大，感量越小。对于频率高的如12GHz，为什么要狂打接地孔？因为这个频率上，一个小电感结合上管子的S参数，可能正好会降低他在12GHz的稳定性。做LNA一定要做好稳定性分析，多做做就明白了。C:增加负反馈6:为什么会产生自激振荡自激振荡的引起,主要是因为集成运算放大器内部是由多级直流放大器所组成,由于每级放大器的输出及后一级放大器的输入都存在输出阻抗和输入阻抗及分布电容,这样在级间都存在R-C相移网络,当信号每通过一级R-C网络后,就要产生一个附加相移.此外,在运放的外部偏置电阻和运放输入电容,运放输出电阻和容性负载反馈电容,以及多级运放通过电源的公共内阻,甚至电源线上的分布电感,接地不良等耦合,都可形成附加相移.结果,运放输出的信号,通过负反馈回路再叠加增到180度的附加相移,且若反馈量足够大,终将使负反馈转变成正反馈,从而引起振荡.解决方法：a.环内补偿运放反馈电阻并接反馈电容:----相位超前补偿小电容叫做移相电容，防止运放自激的一般取0点几皮法到几十皮法几百皮法，看工作的频率以及运放的型号来定简单点说加的电容越大，带宽越窄防止振荡Rf和运放的输入电容及杂散电容形成极点，如果该极点在运放使用的频率范围内就可能使运放产生振荡；加入Cf后，Cf和Rf产生零点，用来抵消极点。一般取值CfCi,Ci为运放的输入电容和输入脚杂散总电容。2.环路外补偿法、在运放的输出端串上一个小电阻再连到后级，十几欧到几十欧之间既可，具体值与后级电路的输入电容有关，可尝试不同的电阻值，获得稳定的输出7:电感电容换成微带线原因是出于两个方面考虑A:设计的频率越高,所需的电感越小.实际中小的电感很难做出来,且精度不高.B:电感值对增益和稳定性影响很大,所以要精确地电感值.而微带线刚好可以加工到精度高,而且偏差小.短路短截线计算公式:wL=Ztan(Bl)…其中Z是PCB板子上的特征阻抗通过给定电感值算出等效传输线的长度，公式如下：rZLl081.11设计滤波器时，除了中心频率可带宽，抑制比和陡度以外，一个重要参数就是阻抗。阻抗与容抗和感抗有关。那么回到微带线上，微带线本身可以看成电容和电感的集合。窄带线相当电感，宽带线相当电容。此时，就很容易理解阻抗特性了。而与长度无关，因为微带本身是良导体，理论上没有电阻。微带线做电感或电容的用法a.当微带线电长度小于1/4波长。输出短路，输入端表现为电感；输出开路，输入端表现为电容。b.当微带线电长度等于1/4波长。输出短路，输入端表现为开路（高阻抗）；输出开路，输入端表现为短路（0阻抗）c.当微带线电长度大于1/4波长小于1/2波长。输出短路，输入端表现为电容；输出开路，输入端表现为电感。d.当微带线电长度等于1/2波长。输出短路，输入端表现为短路（0阻抗）；输出开路，输入端表现为开路（高阻抗）。8:为什么要首要考虑最小噪声而不是最大增益接下来就要设计一个适当的匹配网络来实现最小噪声系数，利用ADS的相关控件可得到噪声圆和增益圆，对于低噪声放大器，尤其是第一级放大器，首先考虑的是最小噪声.在最小噪声点附近找一个达到增益指标的就行.为了达到最小噪声系数，在晶体管的输入端需要满足最佳源反射系数opt的要求，而整个电路的输入阻抗为Z0=50，所以需要输入匹配网络把*opt变换到输入阻抗为50。9:怎么考虑参数折中实际中做LNA我见到的都为共源，rf从栅极入，从漏级出所以就是栅极噪声匹配得需要的小的噪声，漏级共轭功率匹配得需要的足够大的增益和功率.阻抗匹配不是指输入阻抗等于源阻抗，而是输入阻抗等于特性阻抗输入阻抗等于源阻抗是信号源匹配，它是保证信号从源无反射传播，不一定是功率匹配信号源的共轭匹配才是真正的功率匹配，是传给负载功率最大的匹配，当源的内阻是实数时信号源匹配和共轭匹配相同，此时才都是最大功率传输阻抗匹配可以分无反射匹配和共轭匹配无反射匹配分负载匹配和信号源匹配都是指负载或信号源相对于传输线的匹配即Zl=ZcZs=Zc共轭匹配是负载最大吸收功率的匹配10:输入输出匹配电路实际上输入输出匹配都是一样的其实质都是串并联转换，如果输入匹配你会计算，输出也不会难，我个人认为具体过程是这样的，在小信号等效电路图中，对于共栅晶体管的漏极来讲，负载电感7nH和负载电容CL以及从共栅晶体管漏极看进去的等效电阻，等效电容（Cdg，Cdb，Cds）是并联的关系，此时必须将负载电感的寄生电阻考虑进去，先将这个电阻和电感用串并转换转换为并联，得到的并联电感和负载电容谐振，得到的电阻和ro并联之后要等于50欧姆，这就是输出匹配原理。我没用CMOS做过LNA，只用SiGe工艺做过，但我觉得原理就是这样的，完全是可以通过80%的计算和20%的仿真得到良好的输出匹配。