向zwtang请教current bleeding

moorehuang · 发表于 2008-9-30 11:11:32

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zwtang您好。
想向您请教CMOS混频器中的current bleeding技术。
从仿真结果看，current bleeding可以提高mixer的NF，但是IIP3会恶化，整体效果是不划算的。
但是从理论上理解，采用current bleeding技术，使得流过switch的电流减小，所需switch的W/L也变小，减小了共源节点的寄生电容，IIP3会变好；另外，采用current bleeding技术使得mixer负载的压降变小，提高了headroom，也有利于IIP3变好。

不知您是否在CMOS工艺下尝试过current bleeding技术，该技术是否能够提高IIP3？

谢谢！

zwtang · 发表于 2008-9-30 13:39:56

建议看看这篇文章
H. Darabi and Janice Chiu, “A Noise cancellation technique in active RF-CMOS mixers,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 40, pp. 2628-2632, Dec. 2005.

Mixer电路的IIP3比NF更重要。只要LNA的增益足够高，Mixer的NF对整体NF影响可以很小。
Current bleeding技术没有认真研究过。

如果需要提高IIP3性能的话，建议采用Multi-gate技术。看看下面这篇文章。
T. W. Kim, B. Kim, and K. Lee “Highly linear receiver front-end adopting MOSFET transconductance linearization by multiple gated transistors,” IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.39, pp. 223-229, Jan. 2004.

moorehuang · 发表于 2008-9-30 14:25:55

我做的是GSM1800接收机前端。由于采用零中频结构，1/f噪声影响非常大。
我目前遇到的问题就是，整个系统（lna+mixer）的IIP3比较差。系统要求－12dBm，而我做的大概只有－14dBm。

我还有几个问题想请教zwtang：
1。LNA匹配网络的增益。我是采用的T型匹配，匹配出来发现匹配网络贡献的增益有接近10dB。从直观上理解，这个增益越大，NF会越好，但是下级MIXER的输入功率变大，整体的IIP3变差。我想问的是，在级联公式里面的LNA的AV_GAIN，是否包含了匹配网络和LNA的总增益呢？

2。mixer的switch管子的W/L取多少才合适呢？我把W/L作为变量进行了扫描，发现在W/L较小时，增益随W/L增大而增大，此现象应该由于开关没有使得电流完全切换；在W/L超过某个值，增益基本不变（略有下降）。我是否应该就把W/L定在这里呢？此时的寄生电容对IIP3肯定有恶化。

3。听说GSM的MIXER负载都用的是PMOS，我尝试了一下，对IIP3没什么提高，但是由于1/f噪声，对NF影响非常大。不知道用PMOS做负载是出于什么考虑，要注意什么呢？

谢谢！

moorehuang · 发表于 2008-10-1 08:22:03

自己再顶一个，希望指教

moorehuang · 发表于 2008-10-2 13:10:09

自己再顶一个，请赐教

zwtang · 发表于 2008-10-4 10:50:09

第一个问题
匹配网络是无源网络，不可能有增益的。建议LNA的源电压增益定为20dB。

第二个问题
Mixer的IIP3与switch管关系不大，主要取决于跨导管的线性度。

第三个问题
Mixer管的输入跨导管是NMOS管，输出当然只能是PMOS管。Mixer的1/f性能主要取决于switch管的性能。请参看下面文章
S. Chehrazi, R. Bagherl, and A. A. Abidi “Noise in passive FET mixer,” IEEE 2004 Custom Integrated Circuits Conference, pp.375-378.

skyenew · 发表于 2008-10-28 11:12:55

switch管子会影响线性度的。影响线性度的有开关管和输入管，输入管的线性度随电流的增大变好。
开关管在W/L较小时，增益随W/L增大而增大，因为在W/L小是，使得开关特性不够好。太大，则对地的寄生电容大，会出现很多问题，比方说对IIP2，IIP3的影响都大。这是个trade-off的东西。
至于你说到底用PMOS还是电阻做load，这个无定论吧，PMOS做LOAD的话，则输出电压裕度会大，而RES没有filicker noise。。

skyenew · 发表于 2008-10-28 11:15:08

你的标题，让我认为zwtang一定是个大牛，可是我跟他的认识有出入。所以，跟大牛的思想有出入，是个麻烦事。呵呵～～joking

rylx · 发表于 2010-1-21 19:32:29

transconductance管是影响线性度的主要因素，非线性来自V-I转换。switch管子也会影响线性度，非线性主要来自LO信号为非理想方波信号。
输入管的线性度随电流的增大变好，但会导致开关管及负载的电流增大。开关管电流增大导致其贡献的噪声增大，负载流过电流增大导致其压降增大，输出摆幅受限。最后电流增大意味着功耗地增加。
低频时，switch管尺寸越大，Vov越小，越接近理想方波，线性度会变好；高频时，需要考虑管子尺寸增大带来的共源节点寄生电容的影响，是有一个LO摆幅的最优值导致最优的线性度。。

rylx · 发表于 2010-1-21 19:34:02

btw，zwtang绝对大牛！！

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