22838

طراحي، بهينه‌سازي و جانمايي يك طبقه تقويت‌كننده‌ي كم‌نويز، يك طبقه بهره و تقسيم كننده توان براي گيرنده‌ي فراپهن‌باند جهت كاربرد در سامانه‌هاي الكترونيكي قابل كاشت در بدن

كارشناسي ارشد

مدارهاي مجتمع

1396-97

1399/6/25

دكتر جواد ياوند حسني

برق

هدف اصلي اين پايان‌نامه، طراحي شماي مداري و جانمايي مدار تقويت كننده كم نويز به همراه يك تقسيم‌كننده‌ي توان براي يك گيرنده فرا‌پهن‌باند جهت كاربرد در سامانه‌هاي الكترونيكي قابل كاشت در بدن است. براي بهبود عدد نويز و تطبيق ورودي تقويت‌كننده‌ي كم‌نويز فراپهن‌باند با ساختار ورودي گيت مشترك، راه حلي ارائه شده است. چالش اصلي در طراحي تقويت‌كننده‌هاي گيت‌مشترك، محدوديت هدايت انتقالي ترانزيستور به يك حد بالا، براي تطبيق ورودي است. با اتصال يك مقاومت بين پايانه‌هاي سورس و بدنه‌ي ترانزيستور ورودي مي‌توان هدايت انتقالي اين ترانزيستور را بدون آنكه شرايط تطبيق به هم بريزد افزايش داد. اين امر موجب كاهش عدد نويز و همچنين افزايش بهره‌ي تقويت‌كننده‌ي كم‌نويز گيت مشترك مي‌شود. علاوه بر اين بعد از ساختار گيت مشترك، با بهره‌گيري از روش تنظيم متناوب طبقات به صورت آبشاري به هم متصل شده‌اند تا بهره‌ي ولتاژ افزايش يافته و يك بهره‌ي هموار در سراسر باند حاصل شود. تقويت‌كننده‌ي پيشنهادي در بازه‌ي فركانسي 3.1 تا 10.6 گيگاهرتزي به بهره‌ي 28 دسي‌بل رسيده و در عين حال عدد نويز آن كم‌تر از 3.2 دسي‌بل و تلفات بازگشتي ورودي (11S) كم‌تر از منهاي 12 دسي‌بل است. مدار تقويت‌كننده‌ي پيشنهادي در فناوري 0.18 ميكرومتر CMOS شبيه‌سازي شده است و مساحت سطح اشغالي روي تراشه 0.9×1.3 ميلي‌متر مربع بوده و تحت ولتاژ تغذيه‌ي 1.8 ولتي، مقدار 11 ميلي‌وات توان مصرف مي‌كند. همچنين با استفاده از عناصر فشرده مداري يك تقسيم كننده‌ي توان پهن‌باند ويلكينسون تك ورودي دو خروجي كه در بازه فركانسي 3.1 تا 10.6 گيگاهرتزي، تلفات بازگشتي ورودي و خروجي كم‌تر از منهاي 10 دسي‌بل و تفات جايگزيني حدود 4 دسي‌بل دارد، طراحي شده است كه به عنوان يك مدار واسط بين تقويت‌كننده‌ي كم‌نويز و مخلوط كننده، توان سيگنال دريافتي از خروجي تقويت‌كننده‌ي كم‌نويز را به دو سيگنال با توان مساوي تقسيم كرده و به ورودي دو ميكسر منتقل مي‌كند.

1399/08/17

Design, Optimization and Layout of a Low Noise Amplifier, a Gain Stage and Power Divider for a UWB Receiver for Medical Implantable Electronic Devices

9/15/2020 12:00:00 AM

this thesis presents a method to improve the noise figure (NF) and input matching of an ultra-wideband (UWB) low noise amplifier (LNA) with a common-gate (CG) input structure. By connecting a resistor between the input transistor's source and bulk, gm of the input transistor can be increased without interrupting the matching condition. This reduces the NF and increases the gain of the common-gate low noise amplifier. Also, employing the staggered tuning technique, the stages are connected in cascade to futher increase the voltage gain and obtain a smooth voltage gain in the whole bandwidth. Post layout simulation results depict power gain of is 28±1dB. Its noise figure is smaller than 3.2dB, and S11 is better than -12dB in the frequency range of 3.1-10.6GHz. This LNA operates with a 1.8V supply voltage and without considering the buffer, consumes 11mW of DC power. Chip area is 1.30.9 mm2. Also, a wide band single-input dual-output Wilkinson power divider (PD) has been proposed. It acts as an interface between the LNA and the mixer in the receiver. The proposed LNA and PD have been simulated using TSMC 0.18 µm CMOS design kit.