2．4GHz 0．35-μm CMOS全集成線性功率放大器設(shè)計(jì)

2．2 版圖結(jié)構(gòu)
版圖在Cadence環(huán)境下設(shè)計(jì)完成。版圖設(shè)計(jì)是制造集成電路的基礎(chǔ)，在高頻集成電路設(shè)計(jì)中，版圖設(shè)計(jì)的好壞直接影響電路生產(chǎn)的成品率及可靠性。好的設(shè)計(jì)不但本身很少帶來(lái)不可靠因素，而且對(duì)于工藝上難以避免的問(wèn)題，也可預(yù)防或減弱其影響。本次設(shè)計(jì)版圖主要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1)功率放大器的輸出晶體管柵寬尺寸很大，為了減少柵極電阻和柵極電容對(duì)電路性能的影響，MOS管選用并聯(lián)和叉指布局設(shè)計(jì)；2)功率放大器輸出級(jí)晶體管流過(guò)的電流很大，為了避免對(duì)周圍其他器件的影響，在輸出管周圍用隔離環(huán)進(jìn)行隔離；3)由于輸出級(jí)的電流很大，輸出級(jí)金屬線采用多層金屬，以此來(lái)減少流過(guò)金屬線的電流，避免金屬線過(guò)寬產(chǎn)生的寄生效應(yīng)；4)在系統(tǒng)布局上，將輸入信號(hào)置于左邊，輸出信號(hào)置于右邊，從而減少高頻輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的相互影響。
2．3 后仿結(jié)果
利用Candence公司的SpectreRF軟件對(duì)版圖提取的參數(shù)進(jìn)行后仿真，在2．4 GHz頻率0 dBm輸入功率時(shí)，輸出功率為23 dBm在1 dB功率增益壓縮點(diǎn)，輸出功率為21．36 dBm，在工作頻段內(nèi)穩(wěn)定因子Kf>6，在2．4 GHz處，Kf>10,，比較前后仿真數(shù)據(jù)，輸出功率和漏極功率效率都有所下降，這是由于晶體管、電感、電容寄生參數(shù)，以及襯底耗散的影響，使功率輸出沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)。

3 結(jié)論
利用漏極寄生電容與射頻扼流電感諧振，這樣電感量很大，占用的芯片面積增加，為了減少芯片面積，用一電容與射頻扼流電感并聯(lián)，在工作頻段內(nèi)諧振，以提供大阻抗。為了避免放大器發(fā)生自激現(xiàn)象，通過(guò)穩(wěn)定圓仿真，確定在相應(yīng)的電極加適當(dāng)電阻。
在3．3 V電源電壓下，通過(guò)負(fù)載線技術(shù)，最大化利用晶體管的耐壓能力和驅(qū)動(dòng)電流能力；優(yōu)化輸入級(jí)的輸出電阻和輸出級(jí)的輸入電阻，通過(guò)級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到級(jí)間最佳功率傳輸；基于輸入阻抗為復(fù)數(shù)的特點(diǎn)，利用電感與寄生電容的諧振產(chǎn)生純輸入電阻，以此電阻為前提，設(shè)計(jì)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，最后設(shè)計(jì)的匹配網(wǎng)絡(luò)為T形匹配網(wǎng)絡(luò)。
采用SMIC 0．35-μm CMOS射頻工藝，完成了2．4 GHz功率放大器的設(shè)計(jì)。應(yīng)用Candence公司的SpectreRF軟件對(duì)電路進(jìn)行后仿真，輸入0 dBm功率信號(hào)，輸出功率為23 dBm。穩(wěn)定因子在工作頻段內(nèi)Kf>6，B1f>0，可實(shí)現(xiàn)全集成并工作于短距離小功率射頻收發(fā)系統(tǒng)中。