RF CMOS实验报告.docx

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RFCMOS实验报告

RFCMOS集成电路设计课程

实验报告

报告题目：

RFCMOS集成电路设计实验报告

学院：

电子信息工程学院

专业：

学生姓名：

学号：

实验一、

PleaseuseSMICPDKtodesignafullyintegratedamplifierwiththefollowingsmall-signalspecifications:

（请使用SMICPDK设计一个完全集成的放大器，具有以下小信号规格：

）

|voltagegain|:

>10,measuredat“moderatelylow”frequency;

Bandwith（-3dB）:

>500MHzSourceresistance:

50ohm

Load:

1pF,purelycapacitanceTotalsupplypower:

<50mW

Assumethesupplyvoltageis3.3V.

Youmayuseupto20nHofon-chipinductanceand5nHofbondwireinductance.AssumeonchipspiralshaveaQof5at1GHzandpretendthatthecorrespondingeffectiveseriesresistanceremainsconstantatallfrequencies.Ignoreself-resonanceofallinductors.Youarealsopermittedupto20pFofon-chipcapacitance.Youmayassumethatthecapacitorisidealinallrespects.

（可以使用20nH片上电感和5nH键合线电感。

假设有一个1GHz时Q为5的片上螺旋电感，在所有频率相应的等效串联电阻保持不变。

忽略所有电感的自共振。

您也被允许到20pF的芯片上的电容。

你可以假设在各方面的电容是理想的。

）

1、原理图如下：

实验二、

PleaseuseSMICPDKtodesignacascode900MHzLNAasfollowingfigure,Specificationsareasfollowing:

（请使用SMICPDK设计一个共源共栅900MHz的低噪声放大器，如下图，规格如下）

IIP3

-10dBm,Gain

15dBm,

NF

2.0dB,powerdissipation

50dBm.

Estimateitsbandwidthandcomparethecalculationandsimulationresults.

估计其带宽，并比较计算结果和仿真结果。

1、增益的仿真结果如下图：

2、输入谐振频率点仿真如下：

3、输出谐振频率点仿真如下：

4、噪声系数和最小噪声系数仿真如下：

5、IIP3仿真如下：

从仿真结果中可以看到，指标基本满足要求。

实验三、

UseSMIC0.18umPDKtodesignaclassiclinearamplifierthatdelivers2Wto50ohmsloadfor2.4GHzoperationfrequencywith200MHzbandwidthcommunicationsystem,theDC-supplyvoltageis3.3Vandassumetheinputpoweris5dBm.Estimatethedrainefficiencyofthisamplifierandgiveoutsimulationresults,alsolayouttheamplifier.

使用SMIC0.18PDK设计一款经典线性放大器，可提供2W到50欧姆负载为2.4GHz工作频率200MHz带宽的通信系统，直流电源电压是3.3V，假设输入功率为5dBm。

估计该放大器的漏极效率并给出仿真结果，同时布局该放大器

分析及设计步骤:

题目要求中,功率放大器的输入的是功率，输入功率为5dBm，所以需要设计输入匹配网络（IMN）来将输入功率尽可能多地输送到MOS管中；然后检查是否需要阻抗变换。

负载得道的最大功率为：

因此，要使50Ω的负载上得到2W的功率，必须使用阻抗变换器。

输出需要一个输出匹配网络（OMN）来匹配输出的阻抗，使放大器输出功率达到要求。

最后还要求放大器工作的带宽为

，所以输出还需要设计一个带宽为

的带通滤波器。

1、确定输出等效电阻

计算电阻值：

考虑到电路中的损耗，我们应该用更小的输出电阻以保证2W的输出功率，所以选用

2、确定放大器的级数

输出功率

，输入功率

，所以放大器增益

，按每一级增益为10dB计算，至少需要3级。

因此,设计用三级放大器实现，第一，二级的增益为10dB，采用甲类放大器，第三级增益为8dB，采用乙类放大器。

具体参数为：

第一级放大器：

第二级放大器：

第三级放大器

3、效率估算

总的直流电流

所以理论上的效率为

4、计算串联电感RFC值

5、带通滤波器的参数的设计：

放大器的品质因数

设计成并联的

滤波器

可得C=15.924pF，L=0.276nH

6、匹配网络的设计

分析可知，匹配网络的等效输入阻抗

，而等效输出阻抗即负载阻抗

。

根据上述分析，采用SMIC0.18umPDK工艺，可以绘制出电路图及版图：

绘制电路原理图如下：

仿真结果：

在图中可看出，此功率放大器的中心频率为2.3GHz左右，与要求的设计标准由一定的偏差，可能是由于功放电路中的元器件的值得选取有关。

但大体上符合设计要求。

绘制版图如下：