陳怡然臺灣大學：電子工程學研究所游岳華Yu, Yueh-HuaYueh-HuaYu2007-11-272018-07-102007-11-272018-07-102006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/57304本論文探討以UMC 0.18um 1P6M CMOS製程來研製利用於超寬頻的超低電壓寬頻低雜訊放大器，利用分散式放大器的架構和源極電感的觀念使低雜訊放大器可以達到寬頻並且低雜訊的功能，單極共源極放大器串接於傳統的分散式放大器用來改善高頻的增益，低雜訊放大器可藉由適當地調整源極電感以及適當的選取元件的大小與偏壓以達到良好的低雜訊效能。低雜訊放大器的增益可達到10dB的增益，3dB頻寬從2.7GHz ~ 9.1GHz，輸入與輸出反射係數在3dB頻寬內皆小於-10dB，平均雜訊指數為4.65dB，在6GHz時 IIP3為0 dBm，CMOS超寬頻低雜訊放大器在0.6V的偏壓下，功率消耗為7mW。This thesis presents an ultra-low voltage low noise amplifier for ultra-wide band application in UMC 0.18um 1P6M CMOS technology. Using the architecture of distributed amplifier with the inductive source degeneration, the LNA is demonstrated to achieve broadband and low noise. The common-source single-stage amplifier is cascaded to the conventional distributed amplifier to improve the gain at high frequency. Excellent noise performance of LNA is obtained by applying suitable source degeneration inductance and selecting proper device geometry and bias. The measured gain of the fully-integrated LNA is 10dB with the 3dB bandwidth from 2.7 to 9.1 GHz. The input and output return-losses are more than 10dB within the 3dB-band. The average noise figure is 4.65dB. The measured IIP3 at 6GHz is 0dBm. Operated at 0.6V, the UWB CMOS LNA consumes 7mW.目錄 第一章 概論 ………………………………………………………01 1.1 超寬頻簡介 ………………………………………………01 1.2 論文簡介 …………………………………………………05 第二章 低雜訊放大器 ……………………………………………07 2.1 雙埠網路之雜訊 …………………………………………07 2.2 低雜訊放大器基本原理 …………………………………10 2.2.1 架構 ……………………………………………………10 2.2.2 雜訊模型推導 …………………………………………11 第三章 寬頻放大器 ………………………………………………15 3.1 寬頻放大器的種類 ………………………………………15 3.2 分散式放大器 ……………………………………………16 3.3 平衡式放大器 ……………………………………………18 3.4 負回授式放大器 …………………………………………20 3.5 主動式匹配放大器 ………………………………………22 3.6 電阻式匹配放大器 ………………………………………23 3.7 交錯協調式放大器 ………………………………………24 3.8 電流重複式放大器 ………………………………………24 3.9 網路合成式放大器 ………………………………………25 3.10 寬頻放大器的總結 ………………………………………27 第四章 3.1-10.6GHz 寬頻低雜訊放大器 ………………………29 4.1 UMC 0.18μm 1P6M CMOS 製程元件簡介…………………29 4.1.1 NMOS電晶體 ……………………………………………29 4.1.2 MIM電容 …………………………………………………30 4.1.3 螺旋式電感 ……………………………………………31 4.1.4 多晶矽電阻 ……………………………………………31 4.1.5 PAD ………………………………………………………32 4.2 分散式超寬頻低雜訊放大器架構 ………………………33 4.2.1 分散式放大器 …………………………………………33 4.2.2 分散式超寬頻低雜訊放大器 …………………………34 4.3 分散式超寬頻低雜訊放大器設計與製作 ………………35 4.3.1 分散式超寬頻低雜訊放大器的匹配分析 ……………35 4.3.2 分散式超寬頻低雜訊放大器的增益分析 ……………44 4.3.3 分散式超寬頻低雜訊放大器的雜訊分析 ……………48 4.4 超寬頻低雜訊放大器模擬與量測結果 …………………50 第五章 結果與討論 ………………………………………………60 5.1 寬頻放大器的結果 ………………………………………60 5.2 討論 ………………………………………………………61 參考文獻6740345 bytesapplication/pdfen-US低雜訊放大器超低電壓低功率分散式放大器超寬頻CMOSLNAultra-low voltagelow powerdistributed amplifierUWBthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/57304/1/ntu-95-R92943109-1.pdf