越学越强：《面向5G应用的射频电路：毫米波电路设计》（二）_放年夜器_拓扑

《5G 运用射频电路：利用毫米波电路进行设计》一书供应了有关 5G 运用射频电路设计和实现的信息，重点关注毫米波电路。
该书共 340 页，由 John Wiley & Sons Inc. 出版。

本书谈论了第五代 (5G) 通信网络基于 FinFET 的仿照 IC 设计，重点先容了毫米波集成电路设计领域的最新进展、问题和寻衅，同时先容了最新的研究成果。

无线通信行业正在经历指数级扩展，特殊是在移动数据和 5G 移动网络领域，为设计行业所需的集成电路 (IC) 创造了新的市场可能性。
本书借鉴科学文献和实际实现，磋商了 5G 通信网络基于 FinFET 的仿照 IC 设计，并考虑了最新的打破和障碍。
它还先容了 5G 通信电路的最新研究趋势和未来路线图。

适用于 5G 运用的射频电路包括设计这些电路时要考虑的设计指南及其有害的缩放效应。
此外，为了增强本书的可用性，编辑还纳入了RFIC设计中的实时问题和实验结果的案例研究，以及明确划分的5G通信IC设计指南。

RC低通滤波器

利用 RLC 槽的毫米波全集成放大器的增益带宽增强技能是积极研究和开拓的一个主题。
毫米波频率常日定义为 10 GHz 以上的频率，为 5G 和超 5G 无线通信系统中的高速数据传输供应了巨大潜力。
然而，高频也给放大器设计和性能带来了重大寻衅。

毫米波放大器的紧张限定之一是其增益和带宽特性。
增益是指放大器放大输入旗子暗记的能力，而带宽是指放大器保持其增益和其他性能指标的频率范围。
毫米波频率对放大器增益和带宽提出了严格的哀求，因此很难同时实现这两者。

RLC 储能电路已被发起作为增强毫米波全集成放大器增益带宽性能的办理方案。
RLC 谐振回路实质上是由电阻器、电容器和电感器组成的并联谐振电路，经由调谐以在特定频率下谐振。
它们可用于在谐振频率下对放大器进行阻抗匹配，从而改进增益和带宽特性。

RLC 带通滤波器

RLC 槽可以利用片上组件来实现，从而能够集成到单片微波集成电路 (MMIC) 或用于毫米波运用的其他类型的集成电路中。
考虑到所需的增益和带宽哀求，谐振腔可以设计为在放大器的事情频率下谐振。
还可以对坦克进行调度，以优化放大器的输入和输出匹配，进一步增强其性能。

在毫米波全集成放大器中利用 RLC 回路可以在增益带宽增强方面供应显著的上风。
然而，它们也给设计带来了额外的繁芜性，并且须要精确的调节和掌握才能实现最佳性能。
未来的研发事情将集中于开拓更高效、更可靠的 RLC 谐振回路设计，以知足毫米波放大器的特定哀求，同时战胜这些寻衅。

两级级联放大器

利用耦合谐振器的毫米波全集成放大器的增益带宽增强技能是一个生动的研究和开拓领域。
毫米波频率常日定义为 10 GHz 以上的频率，为 5G 和超 5G 无线通信系统中的高速数据传输供应了巨大潜力。
然而，高频也给放大器设计和性能带来了重大寻衅。

毫米波放大器的紧张限定之一是其增益和带宽特性。
增益是指放大器放大输入旗子暗记的能力，而带宽是指放大器保持其增益和其他性能指标的频率范围。
毫米波频率对放大器增益和带宽提出了严格的哀求，因此很难同时实现这两者。

耦合谐振器已被发起作为增强毫米波全集成放大器增益带宽性能的办理方案。
耦合谐振器实质上是两个或多个谐振器耦合在一起以形成更高阶的滤波器网络。
谐振器被调谐为在特定频率下谐振，并且可以掌握它们的耦合强度以优化滤波器相应。

放大器之间的耦合设计

耦合谐振器可以利用片上组件来实现，从而能够集成到单片微波集成电路 (MMIC) 或用于毫米波运用的其他类型的集成电路中。
考虑到所需的增益和带宽哀求，谐振器可以设计为在放大器的事情频率下谐振。
谐振器还可以耦合在一起以实现所需的滤波器相应，从而进一步增强放大器的性能。

在毫米波全集成放大器中利用耦合谐振器可以在增益带宽增强方面供应显著的上风。
然而，它们也给设计带来了额外的繁芜性，并且须要精确的调节和掌握才能实现最佳性能。
未来的研发事情将集中于开拓更高效、更可靠的耦合谐振器设计，以知足毫米波放大器的特定哀求，同时战胜这些寻衅。

基于变压器（ Transformers）的耦合谐振电路

利用基于变压器的谐振器的毫米波全集成放大器的增益带宽增强技能是一个生动的研究领域。
变压器是频率干系的电压放大器，可用于在射频和微波范围内实现电压增益和隔离。
这些谐振器设计用于在特定频率下谐振，从而为毫米波放大器供应增强的增益和带宽性能。

变压器的紧张上风之一是能够在输入和输出端口之间供应高度隔离，从而实现低噪声和高效率放大器的设计。
基于变压器的谐振器可以设计成具有低损耗和高品质因数，从而实现窄带和高 Q 相应。
Q 因子是谐振器性能的衡量标准，定义为存储能量与耗散能量的比率。

在毫米波全集成放大器中，变压器可用于耦合放大器级的输入和输出端口，供应隔离和电压增益。
基于变压器的谐振器还可用于通过在特定频率和阻抗匹配条件下谐振来增强增益带宽性能。

带宽增强技能

基于变压器的谐振器可以利用片上组件来实现，从而可以将其集成到单片微波集成电路（MMIC）或用于毫米波运用的其他类型的集成电路中。
考虑到毫米波放大器的详细哀求，可以优化变压器的几何形状和材料，以实现谐振器所需的性能特色。

只管基于变压器的谐振器在毫米波全集成放大器设计中具有潜在上风，但与传统设计比较，它们也带来了额外的繁芜性。
未来的研究事情将集中于开拓更高效、更可靠的基于变压器的谐振器设计，以知足毫米波放大器的特定哀求，同时战胜这些寻衅。

LNA的事理框图

低噪声放大器 (LNA) 是射频 (RF) 系统不可或缺的一部分，特殊是在吸收器中，它们用于放大微弱旗子暗记并增强系统的整体性能。
定义 LNA 性能的两个紧张指标是噪声系数 (NF) 和增益。

噪声系数是放大器产生的噪声的量度，以分贝 (dB) 表示。
它量化了放大器输出审察对付旗子暗记功率的噪声功率量。
低噪声系数表示相对付旗子暗记功率的噪声功率较低，表明噪声性能较低。

另一方面，增益是指放大器供应的旗子暗记功率放大量。
在射频系统中，吸收到的旗子暗记可能非常微弱，因此须要具有高增益的放大器来提高旗子暗记功率而不引入额外的噪声。

LNA 旨在最大限度地提高特定事情条件下的噪声系数和增益。
通过最小化放大器内产生的噪声来优化噪声系数，同时通过适当设计放大器以实现所需的电压增益来最大化增益。
然而，这两个指标常常相互权衡，由于增加增益常日会导致噪声系数增加，反之亦然。

空想的LNA框图

LNA 的设计涉及选择适当的晶体管配置和偏置条件，以最小化噪声并最大化增益。
此外，匹配网络用于优化放大器的输入和输出阻抗，以确保最大功率传输和最小反射。

在 RFIC 实现中，LNA 常日利用 A 类或 B 类模式偏置的 RF 晶体管来实现，以实现高增益和低噪声。
RFIC 技能的利用许可将低噪声放大器与其他 RF 组件进行单片集成，从而形成紧凑且可靠的 RF 系统。

设计职员还必须考虑将 LNA 连接到系统别的部分的输入和输出匹配网络。
这些网络通过将 LNA 的阻抗与系统别的部分的阻抗相匹配，有助于最大限度地提高功率传输并最大限度地减少反射。
它们常日利用射频传输线或谐振器来实现。

实际运用中非空想非线性的LNA框图

LNA 的运行还受到其运行频率和功率处理能力的影响。
在较高频率下，传输线和其他组件的损耗会限定 LNA 的性能，而在较高功率下，晶体管的非线性会导致失落真并降落系统性能。

针对特定运用的 LNA 设计须要深入理解 RF 系统行为、晶体管物理事理和电路设计事理。
它涉及噪声系数、增益、线性度、功耗和本钱等之间的权衡，以在给定的约束内实现所需的性能

MOSFET的小旗子暗记模型

采取 MOSFET 晶体管的低噪声放大器 (LNA) 因其能够放大微弱旗子暗记并增强系统性能而广泛运用于 RFIC 和微波运用。
基于 MOSFET 的 LNA 的构造常日包括三个关键元件：晶体管、偏置网络和输入/输出匹配网络。

MOSFET晶体管构成LNA的核心，充当放大元件。
它具有源极、漏极和栅极度子，栅极度子掌握源极和漏极度子之间的电流流动。
利用偏置网络对晶体管进行偏置，偏置网络供应必要的直流电压，使晶体管在所需区域运行，实现低噪声运行。

偏置网络常日设计用于将晶体管坚持在线性状态以实现低噪声操作。
它还将晶体管偏置在跨导最大化的点，以实现最大增益。
输入和输出匹配网络用于将 LNA 的阻抗与系统进行匹配，以确保最大功率传输和最小反射。

在基于 MOSFET 的 LNA 中，输入匹配网络常日利用 RF 传输线或谐振器来实现，以转换晶体管的输入阻抗以匹配系统阻抗。
类似地，输出匹配网络利用射频传输线或谐振器来转换晶体管的输出阻抗以匹配系统阻抗。

基于 MOSFET 的 LNA 的性能常日由其噪声系数 (NF)、增益和线性度来表征。
噪声系数量化了 LNA 在其输出端天生的噪声功率量，而增益则丈量了 LNA 供应的旗子暗记功率放大量。
线性度是指 LNA 放大旗子暗记而不引入非线性失落真的能力。

基于 MOSFET 的 LNA 的设计涉及这些指标之间的权衡，个中噪声系数和增益对付弱旗子暗记放大运用尤为主要。
最佳设计须要在噪声系数和增益之间取得平衡，同时还要考虑晶体管技能和电路拓扑所施加的限定。

打算短路韶光常数的MOSFET小旗子暗记模型

拉普拉斯变换是一种数学方法，常用于剖析和设计电子电路。
通过将时域（time domain）的电路相应转换为复频率域（complex frequency domain），拉普拉斯变换能够供应有关电路性能的更多信息，例如放大器的增益、带宽等。

在剖析放大器的带宽时，常日关注其频率相应。
放大器的频率相应由其通报函数描述，该函数表示输入旗子暗记的频率对输出旗子暗记的影响。
通报函数的形式可能因放大器的类型而异，但常日包含一些极点和零点。

"极点"和"零点"是电路剖析中的主要观点。
极点和零点是由于电路元件（如电阻、电容、电感）的物理特性所引起的。
在拉普拉斯变换中，极点和零点常日对应于复平面的特定点，这些点表示在特定频率下旗子暗记的增益或相位发生改变的频率点。

在实际的电路剖析中，可以通过丈量放大器在不同频率下的增益和相位相应来确定其极点和零点。
这种方法常日须要利用网络剖析仪或其他频率丈量设备。
通过将丈量的数据拟合到一个理论模型中，可以估计放大器的带宽。

宽带放大器设计的电路考虑

因此，拉普拉斯变换在低噪声放大器的带宽估计中起着重要浸染，它可以将繁芜的时域问题转换为复频率域问题进行剖析，同时极点和零点的观点也是理解放大器频率相应的关键。

电路韶光常数是描述一个电路相应速率的参数。
在放大器中，它会影响带宽。
带宽在这里可以理解为放大器可以处理的频率范围。
带宽越宽，可以处理的旗子暗记频率越高。

电路韶光常数和带宽之间的关系可以通过以下公式描述：

f_3dB = 1 / (2πRC)

个中，f_3dB 是带宽（以赫兹为单位），R 是放大器或电路的电阻（以欧姆为单位），C 是电路中的电容（以法拉为单位）。
从这个公式可以看出，电路的韶光常数（TC = RC）会影响带宽。
韶光常数越大，带宽越低；韶光常数越小，带宽越高。

在实际运用中，我们须要根据须要选择适宜的韶光常数和相应的放大器。
例如，如果我们想要处理非常微弱的旗子暗记，并且旗子暗记的频率可能很高，我们可能须要选择一个具有较小韶光常数和相应较高带宽的放大器。

宽带放大器设计

低噪声放大器 (LNA) 是射频 (RF) 和微波系统中的主要组件，用于放大微弱旗子暗记并增强系统性能。
LNA 的宽带放大器设计涉及噪声系数、增益、带宽和线性度之间的权衡。
以下是设计宽带 LNA 的一些关键考虑成分：

1. 晶体管的选择：LNA 利用的晶体管类型对其性能有重大影响。
对付宽带操作，须要具有高跨导的小旗子暗记晶体管来实现高增益和带宽。

2. 输入和输出匹配：输入和输出匹配网络对付LNA 的宽带操作至关主要。
它们确保放大器在所需频率范围内具有平坦的增益相应，同时保持低噪声系数。

3. 噪声系数优化：LNA的噪声系数是放大器噪声性能的衡量标准。
优化噪声系数以确保放大器在放大微弱旗子暗记时引入最小的噪声非常主要。

4. 带宽补偿：为了实现宽带操作，可能须要补偿放大器的频率干系增益相应。
这可以通过利用有源或无源补偿技能来平坦化所需频率范围内的增益相应来完成。

5. 线性度考虑：LNA 的线性度对付避免放大旗子暗记失落真非常主要。
对付宽带操作，必须确保放大器在最高操作频率下保持线性。

6. 封装选择：为LNA选择的封装对其性能有重大影响。
选择能够供应良好散热、低寄生效应以及适宜宽带操作的输入和输出阻抗的封装非常主要。

7. 布局考虑：LNA 电路的布局对付实现宽带性能起着至关主要的浸染。
主要的是要考虑接地、寄生元件和电磁相互浸染，以确保在较宽的频率范围内具有良好的性能。

8. 工艺把稳事变：LNA 电路的制造工艺也会影响其性能。
选择一种能够供应良好器件匹配、低寄生效应和高产量的工艺以实现可靠的宽带运行非常主要。

9. 直流偏置：LNA 晶体管的直流偏置对付在所需频率范围内实现稳定运行和良好性能至关主要。
仔细选择偏置方案和干系组件非常主要，以确保稳定运行，同时实现低噪声系数和高增益。

10.稳定性考虑：LNA的稳定性对付确保其在正常事情条件下不振荡非常主要。
有必要采纳诸如利用稳定反馈电路或频率域的方法（例如利用适当的去耦合和滤波器设计）等方法来办理小区不稳定的情形。

宽带放大器的模型

设计宽带 LNA 时，必须考虑这些关键成分并在它们之间进行权衡，以在所需频率范围内实现最佳性能。

共源极放大器的电路

设计宽频带放大器时，常日会考虑在电阻中串联电感以优化阻抗特性。
在这种情形下，负载的阻抗会与电感串联电阻的阻抗以及放大器输入阻抗之间相互影响。
以下是一些步骤，帮助你设计一个宽频带放大器，个中包含一个串联电感的电阻：

1. 明确放大器的增益和带宽需求：首先，确定所需的电压增益和带宽。
电压增益取决于电阻、电感、放大器输入阻抗以及负载的阻抗。
而带宽则由放大器输入阻抗、电阻、电感以及负载的阻抗共同决定。

2. 选择得当的电阻和电感：电阻和电感值的选取会影响到放大器的增益和带宽。
根据所需的电压增益和带宽，选择得当的电阻和电感值。

3. 打算并联阻抗：将电感与电阻串联起来，可以形成一个并联阻抗。
这个并联阻抗会影响到放大器的增益和带宽。
利用适当的公式，打算并联阻抗的值。

4. 选择得当的放大器输入阻抗：放大器的输入阻抗会影响到电压增益和带宽。
选择一个具有适当输入阻抗的放大器，以确保与电阻和电感串联的阻抗匹配。

5. 打算负载的阻抗：负载的阻抗会影响到放大器的性能。
根据所需的电压增益和带宽，选择一个具有适当负载阻抗的负载。

6. 校准并测试：完成设计后，进行校准和测试以确保放大器在所需的频率范围内事情正常，并且知足电压增益和带宽的哀求。

宽带放大器的电路设计考虑

须要把稳的是，宽频带放大器的设计是一个繁芜的过程，须要考虑到多种成分，如电阻、电感、放大器输入阻抗以及负载的频率相应等。
因此，可能须要多次迭代和优化设计以知足所有哀求。

电阻噪声模型

低噪声放大器（Low-Noise Amplifier，LNA）紧张的浸染是在无线通信和射频系统中放大输入旗子暗记，同时最小化噪声引入，以提高系统的灵敏度和吸收性能。

在LNA的设计和制造过程中，必须考虑到多种来源的噪声。
这些噪声源可能包括电阻热噪声、散弹噪声、闪烁噪声、宇宙噪声等。
这些噪声会影响到LNA的性能，因此必须采纳方法来减小它们。

为了减小电阻热噪声，可以利用更低的电阻值。
为了减小散弹噪声，可以利用更小的电阻值和更长的电阻长度。
为了减小闪烁噪声，可以利用更小的电阻值和更短的电阻长度。
为了减小宇宙噪声，可以利用更小的电阻值和更短的电阻长度，或者利用更好的屏蔽材料。

除了这些噪声源外，LNA还受到其他成分的影响，如旗子暗记源阻抗、旗子暗记频率、电源电压等。
因此，在设计和利用LNA时，必须考虑到这些成分，以确保LNA的性能达到最佳。

沟道噪声模型

MOSFET的噪声紧张来自其三个端口：源极、漏极和栅极。
个中，栅极噪声（Gate noise）是MOSFET噪声的紧张组成部分。

栅极噪声紧张来自沟道中的热噪声和散粒噪声。
沟道中的热噪声是在电子的热运动中产生的，而散粒噪声是由于随机载流子的过阈和沟道中随机产生和复合的电子空穴对导致的。

芯片设计中三极管周围的保护环

在MOSFET中，沟道噪声是一种主要的噪声源，紧张可以包括以下几种类型：

热噪声(Thermal Noise)：正如在电阻中一样，电子在沟道中与热引发的原子发生随机碰撞，引起电流颠簸，产生热噪声。

散粒噪声(Shot Noise)：在MOSFET中，散粒噪声紧张与沟道中随机超越势垒的载流子有关。
当载流子超越PN结时，它们的数量会发生随机变革，导致流过势垒的电流在其均匀值附近随机涨落，从而产生散粒噪声。

闪烁噪声(Flicker Noise)：闪烁噪声紧张与半导体表面的不完美有关。
半导体表面的粗糙度、毛病以及其他不规则性可能导致电子在沟道中的运动受到阻碍，从而引起电流颠簸，产生闪烁噪声。

这些噪声源在MOSFET中的详细表现会受到器件的事情状态、设计和环境成分的影响。
因此，为了降落这些噪声的影响，优化器件设计、选择得当的操作条件以及采纳噪声抑制技能都是非常关键的。

LNA的建模

1.LNA的不同拓扑：共源拓扑

共源拓扑是低噪声放大器 (LNA) 最常用的拓扑之一。
它是一个三端放大器，输入旗子暗记施加到晶体管的栅极度子，输出旗子暗记取自漏极度子。
与其他拓扑比较，公共源拓扑具有许多优点。

首先，共源拓扑具有非常高的输入阻抗，这意味着它对输入旗子暗记源的源阻抗不敏感。
这意味着源可以是高阻抗传输线或低噪声同轴电缆，这有助于最大限度地降落放大器的噪声系数。

其次，共源拓扑具有非常低的输出阻抗，这意味着它可以驱动各种负载，而不会显著降落性能。
这意味着很随意马虎将放大器的输出与下一级的输入相匹配，这有助于最大限度地减少反射和损耗。

带有匹配网络的LNA建模

第三，共源拓扑的增益带宽历年夜约即是晶体管的跨导乘以频率。
这意味着对付给定的跨导和频率，具有较高增益的放大器将具有较高的噪声系数，反之亦然。
这种关系使得可以轻松权衡给定运用的增益和噪声系数。

然而，共源拓扑也存在一些缺陷。
首先，与其他拓扑（例如共源共栅拓扑）比较，它可以具有相对较低的增益带宽积。
其次，与其他拓扑比较，它对 IC 制造过程中的工艺和温度变革更加敏感，这可能导致良率丢失和更高的制造本钱。
末了，由于晶体管的 1/f 噪声，公共源拓扑在低频下可能具有较高的噪声系数，这可能会限定其在某些运用（例如 RF 吸收器）中的利用。

2.LNA的不同拓扑：并联串联放大器

并联串联放大器是一种低噪声放大器 (LNA)，它利用反馈拓扑来实现低噪声性能。
在此拓扑中，放大器的输出通过反馈电阻连接到输入，这使得放大器能够放大输入旗子暗记，同时降落噪声。

用串并放大器设计LNA

并联串联放大器常日利用场效应晶体管（FET）或双极晶体管作为放大器中的有源器件。
晶体管的源极或发射极连接到输入旗子暗记，而漏极或集电极连接到放大器的输出。
反馈电阻连接在放大器的输出端和晶体管的输入端之间。

与其他 LNA 拓扑比较，该拓扑有几个优点。
它设计大略，可以利用标准集成电路 (IC) 工艺轻松实现。
并联串联放大器还具有良好的噪声性能和高增益，使其适宜用于雷达和无线通信系统等高灵敏度运用。

用串并放大器设计LNA的模型图

然而，这种拓扑也有一些缺陷。
反馈电阻会导致插入损耗，从而降落放大器的整体增益。
此外，反馈电阻器还会导致频率干系的增益和相位偏差，这在某些运用中很难补偿。
因此，在选择LNA拓扑时，设计者须要根据详细的运用需求来考虑这些成分。

3.LNA的不同拓扑：共栅拓扑

共栅拓扑的LNA的设计示意图

共栅拓扑是低噪声放大器 (LNA) 最常用的拓扑之一。
它是一个三端放大器，输入旗子暗记施加到晶体管的源极度子，输出旗子暗记取自漏极度子。
与其他拓扑比较，共栅拓扑具有许多优点。

首先，共栅拓扑具有非常低的输入阻抗，这意味着它对输入旗子暗记源的源阻抗敏感。
这有助于提高噪声系数性能，尤其是在源阻抗较低的高频下。

其次，共栅拓扑具有非常高的输出阻抗，这意味着它可以驱动各种负载，而不会显著降落性能。
这是由于输出旗子暗记取自晶体管的漏极度子，这实际上是直流电流的开路。

第三，共栅拓扑的增益带宽历年夜约即是晶体管的跨导乘以频率。
这意味着对付给定的跨导和频率，具有较高增益的放大器将具有较高的噪声系数，反之亦然。
这种关系使得可以轻松权衡给定运用的增益和噪声系数。

然而，共栅拓扑也存在一些缺陷。
首先，与其他拓扑（例如共源共栅拓扑）比较，它可以具有相对较低的增益带宽积。
其次，与其他拓扑比较，它对 IC 制造过程中的工艺和温度变革更加敏感，这可能导致良率丢失和更高的制造本钱。
末了，由于晶体管的 1/f 噪声，共栅拓扑在低频下可能具有较高的噪声系数，这可能会限定其在 RF 吸收器等某些运用中的利用。

4.LNA的不同拓扑：电感源极退化（Inductive source degeneration）

感性源极退化拓扑的LNA设计

感性源极退化是一种可用于提高低噪声放大器 (LNA) 性能的拓扑。
在此拓扑中，电感器连接在放大器的输入端子和接地端子之间。
电感器有助于增加放大器的输入阻抗，同时还降落噪声系数。

此拓扑中利用的电感器常日利用高 Q 值材料（例如铜或银）制成，并且电阻远低于放大器的输入阻抗。
利用引线键合或其他得当的连接方法将电感器连接到放大器的输入端子。

与其他 LNA 拓扑比较，该拓扑有几个优点。
增加的输入阻抗有助于减少输入真个容性负载，从而可以改进放大器的噪声性能。
此拓扑中利用的电感器还可以帮助滤除输入旗子暗记中的噪声，从而进一步降落噪声系数。

此外，这种拓扑构造有助于提高放大器在宽频率范围内的增益平坦度和稳定性。
电感源简并拓扑对 IC 制造中的工艺变革也相对不敏感，这使其成为 LNA 大批量生产的良好选择。

然而，这种拓扑也有一些缺陷。
此拓扑中利用的电感器会导致插入损耗，从而降落放大器的整体增益。
此外，电感器还会导致频率干系的增益和相位偏差，这在某些运用中很难补偿。
因此，在选择LNA拓扑时，设计者须要根据详细的运用需求来考虑这些成分。

5.LNA的不同拓扑：共源共栅（Cascoded） LNA拓扑

共源共栅（Cascoded） LNA 拓扑的LNA设计

共源共栅（Cascoded） LNA 拓扑是一种可用于提高低噪声放大器 (LNA) 性能的拓扑。
在此拓扑中，一个或多个共源共栅级连接到放大器的输入级，以增加增益和频率相应，同时降落噪声系数。

共源共栅（Cascoded）放大器是通过将多级晶体管链接在一起构建的，每级进一步放大旗子暗记。
共源共栅拓扑可以通过供应额外增益来帮助降落噪声系数，同时还可以提高放大器的频率相应。

两个MOSFET共源共栅（Cascoded） LNA 拓扑的LNA设计

与其他拓扑比较，共源共栅（Cascoded） LNA 拓扑还具有更多上风。
共源共栅级为放大器供应了额外的电压余量，从而实现更高的增益和更大的输出功率水平。
级联拓扑对 IC 制造中的工艺变革也相对不敏感，这使其成为 LNA 大批量生产的良好选择。

然而，这种拓扑也有一些缺陷。
共源共栅（Cascoded）级会导致插入损耗，从而降落放大器的整体增益。
此外，共源共栅级还会导致频率干系的增益和相位偏差，这在某些运用中很难补偿。
因此，在选择LNA拓扑时，设计者须要根据详细的运用需求来考虑这些成分。

6.LNA的不同拓扑：调谐共源共栅（Tuned cascode）拓扑

两个MOSFET实现共源共栅（Cascoded）级LNA拓扑的LNA设计

调谐共源共栅（Tuned cascode）拓扑是一种低噪声放大器 (LNA) 拓扑，常用于射频吸收器和高速通信系统。
它是共源共栅拓扑的一种变体，旨在通过肃清从偏置网络注入 LNA 的噪声来提高性能。

在调谐共源共栅（Tuned cascode）拓扑中，噪声源（常日是与晶体管源极度子串联的电阻器或晶体管）被调谐为与 LNA 的输出阻抗在所需频率下谐振。
这种从噪声源注入 LNA 的噪声的肃清导致比无需调谐的共源共栅拓扑更低的噪声系数 (NF) 性能。

除了低噪声系数之外，调谐共源共栅（Tuned cascode）拓扑还具有其他优点。
它具有与公共栅极拓扑类似的高输出阻抗和增益带宽积。
调谐共源共栅拓扑还可以设计为实现高线性度和低失落真，这对付高速通信系统非常主要。

调谐共源共栅（Tuned cascode）拓扑

调谐共源共栅（Tuned cascode）拓扑的缺陷之一是它须要精确调谐噪声源和输出阻抗才能实现最佳性能。
这会使 LNA 的设计和布局变得更加繁芜和更具寻衅性。
此外，调谐共源共栅拓扑常日须要比其他拓扑更多的功率才能实现同等性能。

还提出了可调谐共源共栅（Tuned cascode） LNA 拓扑，以提高宽频率范围内的增益和噪声系数性能。
这些拓扑构造利用变容二极管或其他可变阻抗元件来主动掌握 LNA 的输出阻抗以及宽频率范围内的噪声源调谐频率。
这使得频率捷变射频吸收器可以针对不同的运用调谐到不同的频率。