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65-nm CMOS 공정을 이용한 V-Band 차동 저잡음 증폭기 설계
Design of V-Band Differential Low Noise Amplifier Using 65-nm CMOS 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.28 no.10, 2017년, pp.832 - 835  

김동욱 (성균관대학교 정보통신대학) ,  서현우 (성균관대학교 정보통신대학) ,  김준성 (성균관대학교 정보통신대학) ,  김병성 (성균관대학교 정보통신대학)

초록
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본 논문은 고속 무선 데이터 통신을 위한 V-band 차동 저잡음 증폭기를 65-nm CMOS 공정을 이용하여 설계한 결과를 제시한다. 설계한 저잡음 증폭기는 3단 공통소스 구조이며, MOS 커패시터를 이용한 커패시턴스 중화 기법을 적용하였고, 트랜스포머를 이용하여 각 단의 임피던스 정합을 구현하였다. 제작한 저잡음 증폭기는 63 GHz에서 최대 이득 23 dB을 보이며, 3 dB 대역폭은 6 GHz이다. 제작한 칩의 크기는 패드를 포함하여 $0.3mm^2$이며, 1.2 V 공급 전원에서 32 mW의 전력을 소비한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, V-band differential low noise amplifier(LNA) using 65-nm CMOS process for high speed wireless data communication is presented. The LNA is composed of 3-stage common-source differential amplifiers with neutralization of feedback capacitances using MOS capacitors and impedance matching ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 65-nm CMOS 공정으로 고속 무선 데이터 통신을 위한 V-band 저잡음 증폭기를 설계하였다. Ⅱ 장에서는 회로의 설계 내용을 설명하고, Ⅲ장에서는 측정결과와 시뮬레이션 결과를 보이며, 마지막으로 Ⅳ장에서 결론을 제시한다.
  • 본 논문에서는 65-nm CMOS 공정을 사용하여 V-band 저잡음 증폭기를 설계 및 제작하였다. 저잡음 증폭기는 MOS 커패시터를 이용한 커패시턴스 중화 기법을 사용하여 3단 공통소스 차동 구조로 설계하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
데이터 통신용 수신기가 되기위해 요구되는특징은? 데이터 통신용 수신기는 높은 변환 이득, 넓은 대역폭, 낮은 잡음지수와 높은 선형성이 요구된다. 따라서 수신기 가장 앞 단에 오는 능동회로인 저잡음 증폭기는 수신기 전체의 잡음지수를 낮추기 위해 높은 이득과 낮은 잡음지수를 갖도록 설계해야 한다.
수신기 가장 앞 단에 오는 저잡음 증폭기는 어떻게 설계되어야 하는가? 데이터 통신용 수신기는 높은 변환 이득, 넓은 대역폭, 낮은 잡음지수와 높은 선형성이 요구된다. 따라서 수신기 가장 앞 단에 오는 능동회로인 저잡음 증폭기는 수신기 전체의 잡음지수를 낮추기 위해 높은 이득과 낮은 잡음지수를 갖도록 설계해야 한다. 또한 선형성을 개선하기 위하여 수동 하향변환 믹서를 사용하는 경우, 20dB 이상의 이득을 가지는 고이득 저잡음 증폭기를 사용하여야 수신기가 충분히 높은 변환 이득과 낮은 잡음지수를 가질 수 있다.
데이터 통신용 수신기의 선형성을 개선하여 얻을수 있는 이점은? 따라서 수신기 가장 앞 단에 오는 능동회로인 저잡음 증폭기는 수신기 전체의 잡음지수를 낮추기 위해 높은 이득과 낮은 잡음지수를 갖도록 설계해야 한다. 또한 선형성을 개선하기 위하여 수동 하향변환 믹서를 사용하는 경우, 20dB 이상의 이득을 가지는 고이득 저잡음 증폭기를 사용하여야 수신기가 충분히 높은 변환 이득과 낮은 잡음지수를 가질 수 있다.
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참고문헌 (6)

  1. K. Okada et al., "Full four-channel 6.3-Gb/s 60-GHz CMOS transceiver with low-power analog and digital baseband circuitry" in IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 48, no. 1, pp. 46-65, Jan. 2013. 

  2. L. Kuang et al., "A fully integrated 60-GHz 5-Gb/s QPSK transceiver with T/R switch in 65-nm CMOS," in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 62, no. 12, pp. 3131-3145, Dec. 2014. 

  3. H. Asada, K. Matsushita, K. Bunsen, K. Okada and A. Matsuzawa, "A 60 GHz CMOS power amplifier using capacitive cross-coupling neutralization with 16 % PAE," 2011 6th European Microwave Integrated Circuit Conference, Manchester, pp. 554-557, 2011. 

  4. S. Aloui et al., "RF-pad, transmission lines and balun optimization for 60 GHz 65nm CMOS power amplifier" in Radio Frequency Integrated Circuits Symp., pp. 211-214, May 2010. 

  5. H. C. Yeh, C. C. Chiong, S. Aloui, and H. Wang, "Analysis and design of millimeter-wave low-voltage CMOS Cascode LNA with magnetic coupled technique," in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 60, no. 12, pp. 4066-4079, Dec. 2012. 

  6. H. H. Hsieh, P. Y. Wu, C. P. Jou, F. L. Hsueh and G. W. Huang, "60 GHz high-gain low-noise amplifiers with a common-gate inductive feedback in 65 nm CMOS," 2011 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium, Baltimore, MD, pp. 1-4, 2011. 

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