Límites impuestos por los elementos pasivos en el diseño de amplificadores de bajo ruido en tecnología CMOS

• Autores: Jorge Luís González Ríos, Robson L. Moreno, Diego Vázquez García de la Vega
• Localización: Revista Científica de Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones, ISSN-e 0258-5944, ISSN 1815-5928, Vol. 36, Nº. 3, 2015, págs. 1-12
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Constraints imposed by passive elements in the design of CMOS low-noise amplifiers
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• Resumen
  • español

    En este trabajo se analizan las restricciones impuestas por los límites tecnológicos de los elementos pasivos en el diseño de un amplificador de bajo ruido (LNA) integrado en tecnología CMOS, de configuración fuente común con degeneración inductiva. A partir del análisis del circuito se establecieron dependencias cualitativas entre los valores de los elementos pasivos y los objetivos de síntesis del LNA (ganancia, corriente de polarización y ancho de los transistores), que permiten prever cómo los parámetros constructivos limitan el desempeño funcional. Estas dependencias fueron comprobadas y enriquecidas a través de simulaciones, realizadas para una tecnología CMOS de 130 nm con 1.2 V de alimentación y una frecuencia de trabajo de 2.45 GHz. Para la topología estudiada, se muestra que la ganancia máxima, la corriente de polarización mínima (y, por tanto, el consumo de potencia mínimo) y las dimensiones de los transistores que pueden ser utilizados en el diseño están determinadas por los valores extremos de inductancia y capacidad disponibles en el proceso tecnológico. Los resultados obtenidos corroboran la necesidad de incluir toda la información tecnológica posible de los elementos pasivos dentro del flujo de diseño de circuitos integrados para aplicaciones de radiofrecuencia.

  • English

    This paper analyses the impact of technological limits of passive elements on integrated CMOS Low-Noise Amplifiers (LNAs) design. The topology under study is the commonly used inductively degenerated common-source LNA. An equation-based analysis is presented, which is verified and complemented by means of simulation. Simulations were carried out using a 130-nm 1.2-V CMOS technology, working at 2.4 GHz. We obtained that inductance and capacitance values available in the technological process constraint the achievable maximum gain, minimum power consumption and transistor sizing. Results also show that designers must include as much information as possible about passive elements into the design procedure of radiofrequency integrated circuits.