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提高LNA的IIP3的方法?

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
请问有没有人尝试过在LNA上用gm3 canceller的方法?
简言之,LNA的放大管子偏置在强反型区,gm3 canceller管子偏置在弱反型区,两种偏置下gm3的极性相反,仔细设计的话能做到完全抵消。
以上在低频电路中很容易实现,但是在LNA这种高频电路中(有电容电感这种器件),LNA放大管子和gm3 canceller各自的gm3都是复数,都有实部和虚部,一方面是仿真难度非常大,不能准确把握gm3随偏置情况的变化;另一方面,抵消的效果非常不好,感觉基本没什么效果(当然理论上也是这样)。
不知道有没有人在LNA上试过这种方法?有没有什么心得?
谢谢!

受工艺影响大不实用

如果做几个控制比特,把偏置在弱反型区的管子的偏置电压做成可调的,是否会好一些?
请问您真的尝试过这种设计吗?我想请教一下仿真方法:
1.如何准确仿真gm3?
2.如何准确估计两个矢量gm3相加的效果和趋势?
谢谢!

高频电路当然也可以采用,而且效果也非常好,LNA方面的文章其实有很多。如果跨导是主要非线性来源的话,建议在输入不匹配情况下仿真下gm的三阶分量看看,避免出现电压和电流不同相的情况(也就是存在复数的情况)。但是这种方法的电压窗口通常比较小,也就是为了获得非常好的IP3点,电压变化可能就几个mV,所以可以采用微调的方法是可行的,但是要做到自动调制比较困难。

开来copylife对这个挺有经验的,我还想问问:
1. “建议在输入不匹配情况下仿真下gm的三阶分量看看,避免出现电压和电流不同相的情况”。难道不加匹配网络,电流和电压就一定同相?电路本身有电容电感也会导致复数gm3的出现。
2. 就算是在不加匹配网络的时候把gm3调好了,加了匹配网络,是否有不一样了?
3. 如何准确仿真gm3,使用DC,AC还是PSS?
谢谢!

你说的应该是等效跨导,比如在CS管的源级加一个电感,其等效的跨导就是复数的,这样去仿真gm3是比较麻烦的,通常看到的是针对CS采取gm3消除的,其跨导就是管子自身的跨导,然后采用DC仿真的方法得到gm3,然后再调gm3消除电路(你提到的结构应该是指多栅结构),使得gm3=0获得较好的IIP3。如果加上源级退化电感需要计算等效跨导,所以可能消除的效果不会和CS的完全相同,但是一般主要的非线性来源是管子的跨导而不是无源器件,对此结果应该还是有意义的。顺便,我个人觉得,当加上输入的匹配元件后,由于匹配网络自身的增益会导致IIP3校准的效果变差。轻拍~

*我感觉高频的时候,就算没有源极负反馈电感,由于管子本身的寄生电容,gm3抵消的结果与低频的完全不同。
甚至去扫描gm3 canceller管子的栅极电压,根本没有发现一个值能令IIP3变好的。
*LNA必须要有匹配网络,因此我个人认为在没有匹配网络情况下调出来的gm3抵消的情况并不实用。
*gm3是用DC求偏导的方法仿真吗?如果是这样,仿出来的gm3应该不随频率变化才对?

1. 不知道你说的高频是多高频?
2. 如果采用多栅的结构改善IP3还是先从CS入手。
3. 采用DC做出来的IP3曲线在比较高的频率(比如几个GHz)和仿真结果还是非常非常接近的。

haha顶copylife的lna设计经验
不过这样的linearity improve方法based on DC simulation,那就和工作频率无关,不知道对于narrow-band lna是不是适用

哎呀,mtk牛人来了


* copylife,我想了解一下,你是怎么仿真gm3的?看你的回复,应该是以vgs为变量跑DC,得到ids,然后用caculator里的deriv函数,把ids对vgs求三阶偏导,是这样吗?
* gm3 canceller在高频的特性可以参考文章:A cellular-band CDMA 0.25-/spl mu/m CMOS LNA linearized using active post-distortion。该paper里面详细描述了高频和低频抵消效果的区别。但该paper里面的理论推导非常复杂,感觉真实设计的时候很难追随作者的思路。
* 我自己的仿真结果是(我是用PSS,直接看3阶的电流)(我的testbench没有源极负反馈电感,负载用的是电阻,没有加匹配网络):
1、低频时(几MHz),仿真看到3阶电流基本只有虚部,实部很小(约是虚部的1/1000),可忽略不计。在这个情况下,可以较容易把gm3抵消。
2、在1GHz左右,3阶电流的实部开始变大(大约是虚部的1/10)。
3、在2GHz左右,3阶电流的实部和虚部差不多大。这时候设计变得很困难,gm3抵消的效果很不好
所以,我个人觉得用gm3随频率变化很大,要用和频率有关的仿真方法。

rookie_dsm,您好,请问您能提供一下你现在的gm3消除法的大概电路结构吗?我也在做这方面的研究,谢谢

A cellular-band CDMA 0.25-/spl mu/m CMOS LNA linearized using active post-distortion一文。

请问您说的采用和频率相关的仿真IIP3的方法是用PSS扫三阶电流,然后再与Vgs做三阶偏导么?谢谢
仿真出来的和实际做电路时的区别大么?我的是890M左右,还有就是我并没有采用抵消技术,我只是通过gm3的变化来找到gm3=0时的Vgs,然后再用它当做偏置电压,我扫描时发现gm3/Vgs的斜率非常大,稍微变化几mV就变化很大,是这样么?谢谢

感謝分享~

你好,想请问下:
1、既然是直流下仿真gm3(应该就是ID随VGS变化曲线的三阶倒数),为什么还和匹配网络有关呢,直流量应该和高频网路没关系啊。
2、电流和电压为什么会出现不同相的情况?这个是什么意思,直流量,为什么还考虑相位?

我也用65n的TSMC工艺做了DS的线性度补偿(参考了Vladimir Aparin的2005的文章),频率为2.4G,结构用的CS和cascode管。效果还是有的,大概可以提高7、8dB的IIP3。但是出现了一个很奇怪的现象,就是当输入信号很小时,IMD3的曲线上翘了(见图),这是为什么呢?


(Gain=20dB时的IIP3)

最近正在学习如何设计LNA,不过还看不懂小编所说的

请问你的曲线上翘原因找到么,原因是什么,如何改善?我现在也遇到的相似的问题,只是我的IM3是往下塌的,求解答,谢谢!

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