片内LNA和Mixer之间的匹配问题

buckaroo · 发表于 2014-3-24 09:47:30

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存疑是對的, 很好!
請教一個問題: 設計如何定義 LNA的輸出入阻抗?
LNA 前端接天 ...
mar099 发表于 2014-3-23 21:54

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在rf领域你是前辈，但是在rfic领域，你这些信息缺失有些落后了哈以前的分立器件rf，因为都是pcb level，走线相对信号的波长来说太长，所以要考虑功率传输
而对于现在几个GHz的信号在rfic level，走线相对波长来说根本不算什么，所以直接用电压传输就OK了
所以LNA的输出也不需要到50ohm，如果你LNA后面不外接什么saw filter的话（这也是绝大多数RFIC的实际情况）
所以S22根本不用管，直接加L把C谐振掉就OK了
如果非要共轭匹配，那么就请加一个balun把LNA output impedance转到mixer input impedance，这样理论上可以获得比直接电压传输更好的效果，但实际上一是balun耗area，二是on chip balun loss大，所以完全没必要。
几个GHz的RFIC基本不用担心什么stability，一般LNA都用cascode，输入到输出的couple很小

請教一個問題: 設計如何定義 LNA的輸出入阻抗?
LNA 前端接天線 (假設阻抗是 50Ohm), 所以LNA 輸入阻抗是 50Ohm, 沒問題!
LNA 輸出阻抗呢? 直接接 mixer, 所以是一電容性阻抗, 請問 S22 會如何?
如何計算 power gain? 如何計算 stability factor (劃 stability circle)?..........
note: 我年紀很大囉!
再討論吧!

mar099 · 发表于 2014-3-24 17:23:45

回复 21# buckaroo

被稱作前輩不敢當啊, 年紀較大而已. 不過我倒是一直從事 RFIC 的設計
幾GHz (如 2.4GH)的 LNA 使用 0.18um (甚或0.13um 不確定耶?) 的 CMOS cascode 架構, 不看 stability 是恰好它不易震盪
你如果用 90nm/65nm CMOS cascode 架構設計幾GHz的 LNA, 不考慮 stability, 你會後悔的喔!

karaisan · 发表于 2014-3-24 22:04:57

本帖最后由 karaisan 于 2014-3-24 22:52 编辑

在rf领域你是前辈，但是在rfic领域，你这些信息缺失有些落后了哈以前的分立器件rf，因为都是pcb leve ...
buckaroo 发表于 2014-3-24 09:47

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不管是PCB还是MMIC，理论和本质都是一样把。我想分析这个问题，因为以前的人一直告诉我说不需要做匹配。会不会是这样：
LNA和MIXER之间即使在MMIC内部也是通过一根传输线连接，这根传输线很短，但也是有长度的。根据二端口网络的ABCD矩阵可以算出这根线的阻抗。
也就是说，如果没在LNA和MIXER之间做匹配，就相当于将LNA输出阻抗和这根线之间先用传输和反射理论算过一次，相当于MIXER输入阻抗和这根线之间又用传输和反射理论计算一次。

s_uni · 发表于 2014-7-21 15:25:31

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被稱作前輩不敢當啊, 年紀較大而已. 不過我倒是一直從事 RFIC 的設計
幾GHz (如 ...
mar099 发表于 2014-3-24 17:23

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领导么～工艺尺寸都不确定～那就不是亲手做的咯～

depend135 · 发表于 2014-7-23 08:14:48

我讲一下我的观点啊，因为我没做过，只从书上paper上了解到，correct me if I am wrong.
对于几个GHz的信号，我觉得是不用的（不用匹配到50欧，但要用电感谐振掉mixer的输入电容，让带内电压增益最大化），到了片内，LNA和mixer之间的interface,设计上更多是要maximize电压增益而不是power transfer。在LNA的输入要做匹配的原因主要是因为要和天线或片外滤波器接口。
这里考虑信号频率相对连线尺寸是有必要的，因为这决定了要用电压观点还是power观点去看问题，而不能说“不管是PCB还是MMIC，理论和本质都是一样把”，就说要考虑。例如，对于低频cmos放大器，电压放大成电压，信号被有效传输了，可人家输入power的确为零啊（忽略输入电容啊，那不是主要的）。
几个ghz时，几十fF的电容阻抗没有很低吧，50fF,5GHz时阻抗有637呢。对于电压信号，怎么定义它的power呢，这里我引用以下我付上文件的一句话，“for ease of computation, define “Power” at internal nodes using a fictitious “50 Ohm” load”。对于片内voltage interface，计算NF 的Friis 公式也变了，详细可看附件第八页。

ISSCC2013Visuals-T8.pdf (3.63 MB, 下载次数: 219 )

至于stability可以通过仿真确定，理论上来说对于rfic中的cascode LNA, S12=0, S22=1--->S11<1, S21<something (Razavi, RF microelectronics, 2nd, example 5.2)
这是我的理解，请多指教。