整體電路
要求 1GHz,80dB,相位裕度60°.
基本滿足上述要求,功耗是1.8v*2.2mA。
偏置電路
偏置電路整體設(shè)計(jì)的比較簡單。
為什么在偏置bias2,3要使用兩個(gè)MOS管串聯(lián)的方式?
原因是:這樣鏈接考慮到了原電路中間兩層的襯偏效應(yīng),可以更好匹配原電路。里面那層保持與原管子尺寸相同,外面的W變?yōu)樵瓉?/5即可。
用一個(gè)管子也行,不過可能需要多次調(diào)解。
電流源給的是20微安。在偏執(zhí)時(shí),將偏置對(duì)應(yīng)的管子W縮小十倍,這樣可以減少偏置的功耗,但相應(yīng)的精度會(huì)有所下降。
放大部分
建議
中間兩層管子L=0.3um,其余放大電路管子L=0.2um。這樣做是因?yàn)榭紤]到共源共柵電路的放大倍數(shù)很大,即使選擇L很小依然滿足放大要求。而且這樣一來可以盡可能的減小Rout而使gm增大。gm越大帶寬也越大。
這共源共柵的電流并不是越大越好,我最早使用輸入管600mA,右邊500mA。不管是放大還是帶寬都沒有現(xiàn)在左邊300mA,右邊200mA效果好。
使共源共柵最上面(第一層)的管子的gm/id處于8-10效果不錯(cuò),其余的帶寬相位只能取其一。第二層,第三層是gm/id為10,最下面一層是gm/id取11。
輸入管gm/id取得是15,這樣一來面積會(huì)變大,后續(xù)可以適當(dāng)減小。
這里建議第一層的gm/id取得小一點(diǎn),這樣一來其Vgs會(huì)變大,使第二級(jí)的放大管gn/id變小,效果也挺好的。第二季放大管的gm/id千萬不要太大。
第二級(jí)電流也不是越大越好,慎重選擇,我的是1mA.
中間兩層使用的是L=0.3um這是因?yàn)橹霸鲆娌惶珘颍以贚=0.2um時(shí)增大gm/id到15依然不夠看,只能增大L。但是隨之而來的是帶寬和相位裕度減小不少。(之前用0.2um的時(shí)候帶寬1.5GHz,相位裕度65°,但是增益才71dB不夠看)。
調(diào)試過程
1. 輸入管使用gm/id設(shè)計(jì)即可。
2. 中間的共源共柵要先確定兩條支路電流,然后根據(jù)gm/id調(diào)整尺寸大小。
3. 調(diào)整偏置電路中bias4的 寬長比。當(dāng)尾管電流過低,增大bias4中N管W/L;過高則調(diào)低bias4中N管的W/L。一般按照最前面的要求設(shè)計(jì),這個(gè)時(shí)候只需要調(diào)整Bias4即可使四層管子處于飽和,但是如果管子不處于飽和區(qū)。調(diào)整bias2,3外面管子的寬長比可以改變共源共柵管子的Vds,特別是中間兩級(jí)。
4.觀察第四層管子的Vgs,然后在gm/id與Vgs的圖像中選擇合適的L與gm/id。如果不加這一步第二級(jí)盲目設(shè)計(jì)會(huì)使第二級(jí)中有個(gè)管子不飽和的情況發(fā)生,嚴(yán)重影響增益。
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