基于TSMC O．18Dm RF CMOS工艺的可变增益中频放大器电路设计文档.docx

简介：
本设计文档详细介绍了采用台积电0.18um射频CMOS工艺技术，针对无线通信系统设计的一种高性能、低功耗可变增益中频放大器。 本段落介绍了一种基于TSMC O．18μm RF CMOS工艺设计的可变增益中频放大器电路，该电路适用于数字电视广播（DVB-T）系统，旨在解决接收机信号强度变化的问题。 一、可变增益中频放大器分类 根据控制方式的不同，可将可变增益中频放大器分为两种类型：一种是通过数字电路来实现离散式增益调节的编程增益放大器（PGA），另一种则是使用模拟信号进行连续增益调节的可变增益放大器（VGA）。PGA的优点在于简化了控制电路的设计，但其缺点是无法提供连续的增益变化。相比之下，VGA通过调整输入电压来实现平滑地改变输出增益的功能。 二、设计概述 所提出的中频放大器位于DVB-T调谐器的最后一级，并紧接在SAW滤波器之后，工作频率为36MHz。它需要具备50dB的增益调节范围、超过8M Hz的带宽以及小于12dB的噪声系数；同时，在负载电阻为1kΩ的情况下，输出三阶交调点（OIP3）需大于0 dBm。 电路设计采用了三级级联结构：前两阶段作为可变增益单元以确保足够的动态范围，并由最后一个缓冲放大器完成信号传输。各级之间通过电容器实现耦合连接。 2.1 可变增益单元的设计 该部分采用差分对NMOS管M1和M2工作于饱和区，将输入的射频电压转换为电流形式；而M3、M4与M5、M6构成信号相加式结构，通过改变控制电压Vcont来调整电路的电流增益GI。 2.2 控制电压变换器设计 系统提供的控制电压VC变化范围在0．1～1．5V之间。为了确保管子始终处于饱和状态，需要额外增加一个转换器将此区间内的VC转变为具有较小波动幅度且能保证M3、M6工作于饱和区的信号。 2.3 缓冲放大电路设计 最后一级为缓冲放大器，由NMOS管M10和M11组成共源连接。根据公式可知，这一阶段对整体线性度影响显著。 三、仿真结果与性能分析 采用TSMC 0．18μm RF CMOS工艺，并使用ADS2004A软件进行常温环境下的电路模拟测试。结果显示：当控制电压Vc在指定范围内变化时，该放大器的增益呈现线性关系且动态范围覆盖7.4～58.4dB；噪声系数峰值为8.58 dB，在此区间内表现出良好性能；输出三阶交调点（OIP3）值则始终高于0．6dBm。