مقدمه

مادراین سمینار به بررسی تقویت کننه های کم نویزCMOS می پردازیم.اگرچه تادودهه پیش ماسفت ها ادوات کند ونویزی بودند ولی کاهش ابعاد آنها،قابلیت آنهارا بطور قابل ملاحظه ای افزایش داد.برخلاف ترانزیستورهای دوقطبی که عمدتا مقاومت بیس آنها عدد نویز رازیاد میکند.درماسفت ها فقط یک منبع مهم نویز وجود دارد وآن نویز کانال است.به همین دلیل درتکنولوژی های زیرمیکرون،با ترکیب معقولیب از ادوات وجریان های بایاس میتوان نویزکم وقابل قبولی داشت که این مسئله درتقویت کننده های کم نویز بسیاراهمیت دارد.مزیت دیگرMOS به دوقطبی این است که درجریان های بایاس و ابعادی که بطور معمول درRF استفاده میشود،خطی تراست.درفصل یک معادله مفاهیم اساسی درطراحیRF می پردازیم ومشخصاتی وتعاریف که درادامه کار به آنها نیازداریم رابررسی میکنیم.درتقویت کننده های کم نویز یکی ازمهمترین مسائلای که باآن روبه هستیم تطبیقی امپدانس ورودی است.درفصل2 روش های مختلف این تطبیق رامطالعه میکنیم.در فصل3 پارامترهای موردنظر برای تقویت کننده کم نویز رامورد بررسی قرار میدهیم وبه بررسی تقویت کننده های کم نویز می پردازیم.لزوم وجود این بلوک درگیرنده ها راربررسی خواهیم کرد وپارامترهای مهم وتعیین کننده درتقویت کننده کم نویز ماننده پایداری،تطبیق امپدانس در ورودی وخروجی رامطالمعه میکنیم.درفصل4 به بررسی ساختارهای مختلف وراه های بهبود پارامترهای تقویت کننده کم نویز که تابه حال در مقالات وکتاب های دیگر انجام شده است،می پردازیم.

فهرست مطالب

چکیده   1

مقدمه   2

فصل اول:مفاهیم اساسی طراحیRFا

مقدمه         4

1-1-ویژگی های مهم مدار         4

1-1-1-خاصیت خطی بودن         4

1-1-2-خاصیت تغییرپذیری بازمان         5

1-1-3-بدون حافظه بودن       5

1-2-اثرات غیرخطی بودن             6

1-2-1-هارمونیک ها     7

1-2-2-فشردگی بهره         8

1-2-3-بلوکه کردن   10

1-2-4-مدولاسیون متقابل     10

1-2-5-اینتر مدولاسیون       11

1-3-تعاریف وروابط کاربردی     12

1-3-1-IM3(اینترمدولاسیون مرتبه سوم)               12

1-3-2-IM2(اینتر مدولاسیون مرتبه دوم)       13

1-3-3-IM3ا               14

1-3-4-آزمون دوتون     14

1-3-5-IIV3(3rd intercept voltage point)       16

1-3-6-اندازه گیریIIP3ا             17

1-3-7-رابطه بین A1db و AIP3ا                 19

1-3-8-IIP3 درطبقات متوالی         19

1-3-9-IIP2ا           21

1-3-10-IIV2ا             21

1-3-11-آزمون دوتون برای IP2ا       21

1-3-12-اندازه گیری IIP2ا                 23

1-3-13-IIP2درطبقات متوالی           24

1-4-مدل سازی نویز درتقویت کننده ها         26

1-4-1-تحلیل پدیده های تصادفی ونویز         26

1-4-2-شرط مستقلغ بودن دوپدیده تصادفی       29

1-4-3-تابع چگالی طیف توانPSD(power spectral density)           29

1-4-4-اثر فیلتر کردن نویز             30

1-4-5-انواع نویز         32

1-4-6-نویزمقاومت     32

1-4-7-نویزهای وابسته ومستقل           33

1-4-8- بررسی نویز شبکه های تک قطبی           32

1-4-9-نویزخازی                 34

1-4-10-نویز سلف       35

1-4-11-نویزMOSا       35

1-4-12-بررسی نویزشبکه دوقطبی       40

1-4-13-NF یانویز فیگر(Noise Figure)             41

1-4-14-تاثیرمقاومت منبع روی نویز فیگر         42

1-4-15-نویز فیگر مدارات چندطبقه           43

1-4-16-بهره توان دردسترس یاAp(Available power Gain)                   44

1-4-17-توان در دسترس برای یک شبکه دوقطبی         44

1-4-18-نویز فیگر یک طبقه تضعیف کننده             45

1-4-19-اثرنویز درسیستم ها           47

1-4-20-حساسیت گیرنده           48

1-4-21-گستره دینامیکی یاDRا         49

تقویت کننده کم نویز1

فصل دوم:مدارات تطبیق امپدانس

مقدمه                   53

2-1-مدارRLC غیرفعال موازی         53

2-1-1-امپدانس وادمیتانس ورودی       53

2-1-2-فرکانس تشدید       54

2-1-3-ضریب کیفیت یاQا           54

2-1-4-بهره جریان       55

2-1-5-پهنای باند یاBWا         55

2-1-6-پاسخ فرکانسی     55

2-1-7-پاسخ ضربه         56

2-2-مدارPLC غیرفعال سری         57

2-2-1-امپدانس وادمیتانس ورودی           57

2-2-2-فرکانس تشدید         57

2-2-3- ضریب کیفیت یاQا             57

2-2-4-بهره ولتاژ         58

2-2-5-پهنای باند یاBWا           58

2-2-6-پاسخ فرکانسی       59

2-2-7-پاسخ ضربه       59

2-3-ترانس           60

2-4-مدارRL سری وموازی       61

2-5-مدار RC سری وموازی           63

2-6-مدار تطبیقL(The L-Match)             64

2-7-مدار دیگر تطبیقLا          66

2-8-مدارتطبیق(The)                 68

2-9-مدار تطبیق (The)               71

2-10-مدار تطبیقTapped capacitorا         75

2-11-مدار تطبیقTapped inductorا           78

2-12-مدارتطبیقDouble-Tapped Resonatorا         79

2-13-مدار دو تنظیم موازی         80

2-14-مدارتطبیق کوپل خازنی         85

2-15-مدار تطبیق کوپل سلفی             87

2-16-مدار تطبیقPiا                   89

تقویت کننده کم نویز2

فصل سوم:تقویت کننده های کم نویز

مقدمه               91

3-1-لزوم وجود بلوک تقویت کننده کم نویز درگیرنده ها     91

3-2-پارامترهایS وخطوط انتقال     91

3-2-1-خط انتقال         92

3-2-2- پارامترهایS(scattering parametrers)        ا       93

3-3-اساس طراحی تقویت کننده کم نویز           94

3-4-NFا             95

3-5-IIP2,IIP3ا               95

3-6-بهره توان        96

3-7-امپدانس ورودی       96

3-8-امپدانس خروجی         97

3-9-ایزولاسیون معکوس         98

3-10-پهنای باند         98

3-11-توان مصرفی       98

3-12-سطح اشغالی             99

3-13-پایداری     99

فصل چهارم:بهینه سازی پارامترهای تقویت کننده های کم نویز

مقدمه                   102

4-1-رفع مشکل فیدبک وناپایداری         102

4-1-1-سلف موازی       102

4-1-2-روش کسکودکردن       104

4-2-تطبیق آمپدانس ورودی بااستفاده از فیدبک خازنی درمدارس سورس مشترک         106

4-3-تطبیق ورودی با استفاده از اتصال مقاومتی درمدار سورس مشترک         107

4-4-اتصال مقاومتی در ورودی بافیدبک درمدار سورس مشترک         111

4-5-مدار گیت مشترک         112

4-6-استفاده ازسلف به جای مقاومت به عنوان بار       116

4-7-استفاده از دژنراسیون سلفی برای تطبیق ورودی درمدار سورس مشترک       119

4-7-1-امپدانسی ورودی     119

4-7-2-Q ورودی           120

4-8- مدار کسکود سورس مشترک بابارسلفی و دژنراسیون       122

4-8-1-بهره ولتاژ     122

4-8-2-Qtotا           122

4-8-3-فرکانس تشدید         123

4-8-4-پهنای باند           123

4-8-5-S21ا                 123

4-8-6-S11             123

4-8-7-نویز فیگر     124

4-8-8-خطی بودن       128

4-8-9- مدار بایاس       129

4-8-10-مقایسه تقویت کننده کم نویز     130

4-9-استفاده از لپ امپ       134

4-9-1-امپدانس ورودی         134

4-9-2-نویز فیگر      134

4-10-استفاده از ترانزیستور به عنوان بار       135

4-11-استفاده از باربه عنوان تقویت کننده       136

4-12-استفاده ازفیدبکDCا               137

4-13-مدار دوطبقه سورس مشترک       138

4-14-مدار کسکود یاسلف در درین ترانزیستور اصلی         139

4-14-1-شماتیک               139

4-14-2-مثال،طراحی تقویت کننده کم نویز درفرکانس 2 گیگا هرتز         142

4-15-ترکیب ترانزیستور بایپلار وماسفت درتقویت کننده کم نویز کسکود برای داشتن سوئیچ بهره       145

4-16-تقویت کننده کم نویز گیت مشترک کسکود   148

4-16-1-بهره     149

4-16-2-نویز       151

4-16-3-خطی بودن       152

4-16-4-حذف هارمونیک درتقویت کننده کم نویزگیت مشترک     154

4-17-مدار کسکود سورس مشترک تفاضلی     155

4-17-1-بهره     157

4-17-2-نویز       158

4-17-3-خطی بودن       160

4-17-4-حذف هارمونیک درتقویت کننده کم نویز گیت مشترک     161

4-17-5-مثالی از تقویت کننده کم نویز کسکود سورس مشترک تفاضلی   162

4-18-مدل دیگر مدارکسکود سورس مشترک تفاضلی       168

4-19-تقویت کننده کم نویزCMOS باند باریک 30تا40گیگا هرتز     172

4-20-تقویت کننده کم نویز مسفت گالیم-آرستاد سورس دژنراسیون درفرکانس کاری5.7-4.2…گیگاهرتز                   180

منابع وماخذ     187

چکیده انگلیسی     188

فهرست جدول

3-1-مقادیر نوعی قابلیت های یک تقویت کننده کم     124

4-1-نتایج شبیه سازی تقویت کننده کم نویز درفرکانس 2 گیگا هرتز       145

4-2-جدول جمع بندی نتایج اندازه گیری تکنیک های حذف هارمونیک       167

4-3-جزئیات ونقش المان های مدارشکل69.4             175

4-4-جزئیات ونقش المان های مدارشکل75.4                   183

4-5-جمع بندی ومقایسه بین تقویت کننده های باندپهن وباند باریک       185

4-6-جمع بندی ومقایسه تقویت کننده های پهن وباند باریک       186

4-7-جمع بندی ومقایسه بین تقویت کننده های باندپهن وباندباریک     186

فهرست شکلها

1-1-نمایش بلوکی سیستم         4

1-2-مفهوم غیرخطی ومتمغیر بازمان بون     6

1-3-پاسخ به ورودی تن        7

1-4-log توان خروجی به ورودی               9

1-5-بهره مدارlog تون ورودی       9

1-6-ورودی تداخل وسیگنال مطلوب         10

1-7-حذف هامونیک ها توسط فیلتر پایین گذر           11

1-8-خروجی دراثر اینترمدولاسیون مرتبه 3               12

1-9-تاثیر مدولاسیون مرتبه3 روی سیگنال مطلوب       13

1-10-خروجی درانتر مدولاسیون مرتبه2             13

1-11-تاثیر اینترمدولاسیون مرتبه2 روی سیگنال مطلوب         14

1-12-تاثیرافزایش دامنه روی بهره ایده آل وواقعی دراثر اینترمدولاسیون مرتبه3           15

1-13-IIP3,OIP3ا        15

1-14-نمودار جریان درین بهIIV3ا             17

1-15-نمودار فرکانس قطع بهIIV3ا           17

1-16-خروجی دراثر اینترمدولاسیون مرتبه3             18

1-17-IIP3,OIP3 با استفاده از دوتن         18

1-18-نمایش خروجی برای بدست آوردنIIP3ا       19

1-19-IIP3 دوطبقه متوالی       20

1-20-تاثیر افزایش دامنه بهره ایده آل و واقعی دراثر اینترمدولاسیون مرتبه2         22

1-21-IIP2,OIP2ا           22

1-22-نمایش خروجی برای بدست آودرنIIP2ا           23

1-23-IIP2,PIO2با استفاده از دوتن           23

1-24-نمایش خروجی برای بدست آوردنIIP2ا             24

1-25-IIP2دوطبقه متوالی       25

1-26-خراب شدن موج مربعی دراثرنویز     26

1-27-متوسط گیری زمانی     27

1-28-متوسط آماری     28

1-29-روش بدست آوردن طیف     29

1-30-تابع چگالی طیف تون یک طرفه     30

1-31-تابع چگالی طیف توان دوطرفه           30

1-32-اثرفیلتر کردن نویز       31

1-33-پاسخ فرکانسی نویز سفید       31

1-34-پاسخ فرکانسی نویزرنگی       32

1-35-مقاومت نویزی     32

1-36-مدار معادل نویزی مقاومت بامنبع ولتاژ       32

1-37-مدار معادل نویزی مقاومت بامنبع جریان       32

1-38-مدار معادل بلوک نویزی تک قطبی     33

1-39-نویز خازن       34

1-40-پاسخ فرکانسی نویزمقاومت       34

1-41-پاسخ فرکانسی فیلتر پایین گذرRCا         35

1-42-کل توان نویزخازن         35

1-43-مدار معادل نویز حرارتی کانالMOSا       36

1-44-مدار معادل نویز فیلکرMOSا         37

1-45-پاسخ فرکانسی نویزفیلکر     37

1-46-فرکانس گوشه ای نویزفلیکر       38

1-47-مدار معادل1نویزالقاییMOSا   39

1-48-مدار معادل1 نویزالقاییMOSا       39

1-49-مدار معادل2 نویزالقاییMOSا             40

1-50-مدار معادل بلوک نویزی دوقطبی     40

1-51-نمودار مقاومت منبع به نویز فیگر       42

1-52-نویز فیگر مدارات چندطبقه     43

1-53-بلوک فیلتر بامقاومت منبع وبارمتصل به آن         44

1-54-مدار معادل دوقطبی بلوک فیلتر       44

1-55-مدار غیرفعالLCا         45

1-56-بلوک فیلتر بین دوبار        45

1-57-شبکه دوقطبی غیرفعال،خطی وتغییر ناپذیر بازمان     46

1-58-مدار معادل تونن برای نویز مدارشکل57.1             46

1-59-بلوک شبکه بااتلاف       46

1-60-مدار معادل شبکه اتلاف     46

1-61-سیستم گیرنده وفرستنده دیجیتال       48

1-62-نمودار نرخ خطای بیت بهSNRا           48

1-63-بلوک گیرنده       49

2-1-مدارRLC موازی       53

2-2-پاسخ فرکانسی(امپدانس)RLC موازی     55

2-3-پاسخ فرکانسی(ادمیتانس)RLC موازی   56

2-4-پاسخ ضربهRLC موازی         56

2-5-مدارRLC سری       57

2-6-پاسخ فرکانسی(امپدانس) RLC سری       59

2-7-پاسخ فرکانسی(امپدانس) RLC سری   59

2-8-اتصال باربه منبع بامقاومت منبع       60

2-9-مدارترانسفورماتور     60

2-10-مدارRL موازی       61

2-11-مدارRL سری         62

2-12-مدارRC موازی     63

2-13-مدارRC سری     63

2-14-مدار تطبیقLا           64

2-15-مدار ساده شده مدار تطبیقLا           65

2-16-مدار دیگر تطبیقLا               66

2-17-مدار ساده شده مدار دیگر تطبیقLا     66

2-18-مدار تطبیقا       68

2-19-مراحل ساده سازی تطبیق               68

2-20-مراحل ساده سازی تطبیقا           68

2-21-مراحل ساده سازی تطبیقا         68

2-22-مدار ساده شده مدار تطبیقا         69

2-23-مدار تطبیبقTا       71

2-24-مراحل ساده سازی تطبیقTا       72

2-25-مراحل ساده سازی تطبیقTا             72

2-26-مراحل ساده تطبیق سازیTا           72

2-27-مدار ساده شده مدار تطبیقTا             72

2-28-مدار تطبیقTapped incluctorا                   75

2-29-مراحل سده سازی تطبیقTapped incluctorا                 75

2-30-مدار ساده تطبیقTapped incluctor ا       75

2-31-مدار ساده شده مدارتطبیقاTapped incluctorا                   76

2-32-مدار معادل باترانس مدار تطبیقTapped incluctorا           76

2-33-مدارساده مدار معادل باترانس تطبیقTapped incluctorا             76

2-34-مدار تطبیقTapped incluctorا                 78

2-35-مراحل ساده سازی تطبیقTapped incluctorا               78

2-36-مراحل ساده سازی تطبیقTapped incluctorا         79

2-37-مدارساده شده مدار تطبیقTapped incluctorا     79

2-38-مدارتطبیق Double-Tapped incluctorا       79

2-39-پاسخ فرکانسی مدار دوتنظیم     80

2-40-مدار دوتنظیم شامل ترانس یاخازن های اولیه وثانویه       80

2-41-مدار معادل ساده تر مدار دوتنظیم         81

2-42-مدار معادل نهایی مداردوتنظیم           81

2-43-تقسیم مدارشکل41.2 به دوقسمت برای سادگی تحلیل       82

2-44-نمودار مقاومت های شکل42.2 برحسب فرکانس     82

2-45-مدارتطبیق کویل خازنی     85

2-46-اثرتغییرات خازن کوپلینگ روی باندعبور       85

2-47-تفاوت طراحی های تک تشدید ودوتشدید       86

2-48-مدارمعادل کوپل خازنی درحالت تشدید         86

2-49-مدار معادل کوپل خازنی درحالت تشدیدبالا     86

2-50-مدارتطبیق کوپل سلفی       86

2-51-مدار تطبیق کوپل ترانسی       87

2-52-تغییرات سلف کوپلینگ روی باند عبوربرای مدارتطبیق کوپل سلفی       87

2-53-تغییرات سلف کوپلینگ روی باند عبور برای مدار معادل تطبیق کوپل ترانسی         88

2-54-مدار معادل کوپل سلفی درحالت تشدید پایین           88

2-55-مدار معادل کوپل سلفی درحالت تشدید بالا           88

2-56-مدار تطبیقPiا       89

3-1-مدار معادل خط انتقال             92

3-2-شش ضلعی طراحی       94

4-1-مدار سورس مشترک باخازن پلرازیتی گیت-درین     103

4-2-مدارسورس مشترک اصلاح شده       103

4-3-خازن های پارازیتی ناشی ازخازن اضافه شده درتکنیک پایدارسازی     104

4-4-شماتیک مدارکسکود         105

4-5-اثرمیلری         105

4-6-مدارسورس مشترک بافیدبک خازنی       106

4-7-مدارسورس مشترک بااتصال مقاومتی در ورودی         107

4-8-مدار معادل نویزی مدار سورس مشترک بااتصال در ورودی       108

4-9-اثرنویز منبع روی مقاومت بار         109

4-10-مدارسورس مشترک با اتصال مقاومتی درورودی با فرض بدون نویز بودن مقاومتRPا         109

4-11-مدار سورس مشترک متصل به منبع       110

4-12-ساختار اتصال مقاومتی ورودی بافیدبک درمدار سورس مشترک       111

4-13-تحقیق شکل12.4             111

4-14-مدار گیت مشترک         112

4-15-مدار معادل گیت مشترک       113

4-16-مدار معادل همراه بانویزگیت مشترک         113

4-17-مدار معادل گیت مشترک فقط بانویز منبع          14

4-18-مدار معادل بانویز ترانزیستور       115

4-19-سلف به جای مقاومت به عنوان بار         116

4-20-مدار خروجی بادرنظرگرفتن مقاوت سلف وخازن         117

4-20-مدارخروجی بادرنظر گرفتن مقاومت سلف وخازن       117

4-21-تبدیل مقاومت سری سلف وخازن به مقاومت های موازی           117

4-22-مدار ساده شده نهایی   117

4-23-مدار خروجی اولیه بادرنظرگرفتن مقاومت سلف وخازن     117

4-24-مدار ساده شده نهایی   117

4-25-دژنراسیون سلفی     119

4-26-اضافه کردنLg برای سادگی درتطبیق ورودی     120

4-27-مدارRLC ورودی           120

4-28-مدار سورس مشترک بابارسلفی ودژنراسیون سلفی   122

4-29- S11مدارشکل28.4                 123

4-30-S11مدارشکل28.4           124

4-31-مدار معادل همراه نویز منبع مدارشکل28.4             125

4-32-مدار معادل ورودی شکل31.4         125

4-33-مدار معادل برای محاسبه نویز ترانزیستورشکل28.4                   125

4-34-مدار معادل اول برای نویز ترانزیستور کسکود     127

4-35-مدارمعادل دوم برای نویز ترانزیستور کسکود     127

4-36-مدار معادل همراه نویز مدارشکل28.4             127

4-37-نمودار جریان درین سورس به ولتاژ باتغییرات نویزفیگر     128

4-38-نمودار جریان درین سورس به ولتاژ موثر باتغییراتIIP3ا           129

4-39-مدار بایاس آینه جریان     129

4-40-نمودارFOMNF به فرکانس     131

4-41-نمودارFOMIIP3 به فرکنس         132

4-42-نموارFOMDRبه فرکانس           133

4-43-تقویت کننده منفی اپ امپ     134

4-44-مدار معادل نویزی شکل34.4         134

4-45-ترانزیستور به عنوان بار     135

4-46-باربه عنوان تقویت کننده     136

4-47-استفاده از فیدبکDCا     137

4-48-مدار دوطبقه سورس مشترک     136

4-49-مدار کسکود باسلف در درین ترانزیستور اصلی     139

4-50-تقسیم شکل49.4 به دوقسمت         140

4-51-تقویت کننده کم نویز درفرکانس 2 گیگاهرتز     142

4-52-نمودار نویز فیگر به فرکانس باتغییرات Laا           143

4-53-نمودار بهره توان به فرکانس باتغییرات La ا             144

4-54-ترکیب ترانزیستورهای بایپلار وماسفت برای داشتن سوئیچ بهره   146

4-55-مدار گیت مشترک کسکود     149

4-56-تکنیکی برای حذف هارمونیک ها درگیت مشترک     154

4-57-مدار کسکود سورس تفاضلی     155

4-58-مدار برای فرام کردن حداقل نویزوتطبیق امپدانس ورودی     156

4-59-مدل سیگنال کوچک مدارشکل57.4           157

4-60-تکنیکی برای حذف هارمونیک ها درسورس مشترک   160

4-61-فوتوگراف میکرونی منطقه فعال     162

4-62- مقایسه پاسخ فرکانسی با/بدون حذف هارمونیک سوم برای ورودی کمتراز-22dBm   163

4-63-مقایسه پاسخ فرکانسی با/بدون حذف هارمونیک سوم برای ورودی کمتراز-32dBm           164

4-64-نمودارIIP3ا               165

4-65-مقایسهIIP3 تقویت کننده های کم نویز     166

4-66-مدل دیگر مدارکسکود سورس مشترک تفاضلی     168

4-67-چارت اسمیت شکل66.4           170

4-68-الگوریتم کلی طراحی       172

4-69- شماتیک مدارات ساده شده یک نوع تقویت کننده کم نویز       174

4-70-مدار معادل ساده برای محاسبه امپدانس ورودی وخروجی وانتقالی     176

4-71-چارت اسمیت شکل69.4         177

4-72-فوتوگراف شکل69.4         178

4-73-نمودار بهره ونویز فیگر به فرکانس     178

4-74-نمودار تلفات برگشتی ورودی وخروجی به فرکانس         179

4-75-شماتیک تقویت کننده کم نویز مسفت

4-76-نمودارK(ضریب پایداری)به فرکانس   182

4-77-فوتورگراف باند وابرICا     184

4-78- نمودار بهره،نویزفیگر وتلفات برگشتی به فرکانس  184


 مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

قیمت45000تومان