射頻低噪聲放大器電路的結構設計

放大器的穩定系數為^[3]

（5）

其中Δ= S₁₁S₂₂-S₁₂S₂₁ （6）

穩定系數K能快速給出穩定性判別依據，當K>1，|Δ|1時(shí)，LNA將會(huì )無(wú)條件穩定。那么由公式(5)和(6)可知，若反向增益S₁₂減小，那么K值將會(huì )增大，LNA將會(huì )增加穩定性。從圖2(b)可以看到，由電感L_g2和MOS管的電容C_gd2組成一個(gè)低電阻通路使得從輸出端反饋回來(lái)的信號流向接地端，從而降低了反向增益S₁₂，提高了LNA的穩定度。

4、偏置電流復用結構

現代無(wú)線(xiàn)通信設備要求具有更小尺寸，更輕重量，更長(cháng)的待機時(shí)間。這就要求降低射頻前端的電源電壓，因此低電壓、低功耗技術(shù)成為迫切需要。由公式(3)可知當輸入端處于諧振時(shí)L_s=R_sC_gs/g_ml，其中C_gs是圖1中M1管柵極和源極之間的電容，g_ml是M1管的跨導，則LNA的噪聲系數為[4]：

（7）

由 (7)可知增大gml可以減小噪聲系數。圖1所示的cascode結構可以獲得較小的噪聲系數，但是往往需要比較大的漏極電流Id，增大了直流功耗。文獻 [4]中提出了偏置電流復用技術(shù)，其基本思想是：為了節省直流功耗，可以將PMOS管和NMOS管串聯(lián)在直流偏置通路里，對其結構的說(shuō)明如圖3所示。

圖3(a)所示的單個(gè)NMOS器件的寬長(cháng)比和漏極電流I_d都是(b)所示的單個(gè)NMOS的兩倍，但由于兩個(gè)NMOS并聯(lián)，因此(a)和(b)具有相同的跨導值g_m。(c)中的M2是PMOS管，且和(b)中的NMOS管具有相同的寬長(cháng)比，由于PMOS器件的電子遷移率比NMOS稍低^[2]，所以g_mc=(g_ml+g_m2)m，即其跨導值略低，而它的輸入電容和C_gs近似。由(7)式可知(c)電路結構的噪聲系數將略增一點(diǎn)，但是由于電流減小了一半，因此在電源電壓一定的情況下能夠有效降低電路的功耗，有利于低功耗LNA設計。