Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Amir reza Ahmadi mehr,Rasoul Dehghani
سید امیررضا احمدی مهر (استاد مشاور) رسول دهقانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Valeed Hoseini por
ولید حسینی پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Design of low noise amplifier in the sub-threshold region using gm-boosting technique and forward body bias for low power applications in CMOS technology
Today, with advancement of industry and decreasing the size of integrated circuits, demands for wireless data transmission has increased. A telecommunication receiver is composed of different blocks among which low noise amplifier (LNA) is more important. In this thesis, a LNA for low power applications in industrial, scientific and medical (ISM) band is introduced. The purpose of the design of this amplifier is to improve the performance and reduce its power consumption in order that it can be used in portable receivers. The proposed amplifier consists of two stages. In the first stage the current reuse technique is used to reduce the power consumption of the amplifier. In the second stage, the gm-boosting technique is used to increase the amplifier voltage gain. The main task of the first stage is to establish an input impedance matching and the second stage is used to increase the required gain. To reduce the power consumption of the proposed LNA, all transistors are biased in sub-threshold region. Another used technique is to put transistor bodies in forward biasing. Using this technique, the threshold voltage of the transistors is reduced, and leading to decrease the voltage bias, which can reduce the power consumption of the amplifier. In the input impedance matching of the proposed amplifier, the common source structure with wire bond inductor is used. By using wire bond inductor the amplifier chip area is reduced and the noise associated with on-chip inductor is also removed. The proposed low noise amplifier is designed and simulated in TSMC 180nm, 65nm CMOS technology. The LNA provides a voltage gain of 20dB with a noise figure of 6dB, third-order input intercept point (IIP3) -4.3dBm and moreover, good input impedance matching of -22dB at the operating frequency is obtained. The proposed amplifier needs 0.4-V supply voltage for biasing. The power consumption is only 200uW in 180nm technology and 70uW in 65nm technology. کلید واژه انگلیسی: Low noise amplifier, low power amplifier, gm-boosting technique, forward body bias transistor, ISM band, CMOS technology
امروزه با پیشرفت صنعت و کوچک شدن سطوح مدارات مجتمع، تقاضا برای انتقال اطلاعات به صورت بی­سیم افزایش یافته است. یک گیرنده­ مخابراتی از بلوک­های مختلفی تشکیل شده که در این بین، تقویت­کننده کم نویز از اهمیت بیشتری برخوردار است. در این پایان­نامه، یک تقویت­کننده کم نویز برای کابردهای کم توان در باندISMمعرفی شده است. هدف از طراحی این تقویت­کننده، بهبود عملکرد و کاهش توان مصرفی می­باشد، تا در گیرنده­های قابل حمل مورد استفاده قرار گیرد. تقویت­کننده پیشنهادی از دو طبقه تشکیل شده، که در طبقه اول از تکنیک استفاده مجدد از جریان به کار رفته تا توان مصرفی تقویت­کننده کاهش یابد. در طبقه دوم برای افزایش بهره ولتاژی تقویت­کننده کم نویز از تکنیکgm-boostingاستفاده شده است. وظیفه اصلی طبقه اول ایجاد تطبیق امپدانس ورودی و طبقه دوم افزایش میزان بهره، برای دستیابی به بهره مورد نیاز می­باشد. در تقویت­کننده کم نویز پیشنهادی، برای کاهش توان مصرفی، تمامی ترانزیستورها در ناحیه زیرآستانه قرار دارند. تکینک دیگری که به کار رفته، استفاده از بایاس بدنه ترانزیستور می­باشد، با استفاده از این تکنیک، ولتاژ آستانه ترانزیستور­ها کاهش یافته و منجر به کاهش ولتاژ بایاس می­شوند، که می­توان از توان مصرفی تقویت­کننده بکاهد. در تطبیق امپدانس ورودی این تقویت­کننده، ساختار سورس مشترک به کار رفته و سلف­های آن از نوع سلف پیوندی می­باشند. با استفاده از سلف­های پیوندی، سطح اشغالی تقویت­کننده کاهش یافته و نویزمربوط به سلف­های روی تراشهنیز حذف می­شود. تقویت­کننده کم نویز پیشنهادی، در تکنولوژیTSMC 180nm, 65nm CMOطراحی و شبیه­سازی شده است. تقویت­کننده طراحی شده، بهرهdB20، عدد نویزdB6،IIP3برابرdBm3/4- و تطبیق امپدانس ورودی آنdB22- در باند فرکانسی مطلوب را نشان می­دهد. منبع تغذیه مورد نیاز برای بایاس تقویت­کننده طراحی شده، 4/0 ولت می­باشد. همچنین، توان مصرفی آن فقطuW200 در تکنولوژی180nmوuW70 در تکنولوژی65nmمی­باشد کلید واژه فارسی: تقویت­کننده کم نویز،تقویت­کننده کم توان، تکنیک gm-boosting، بایاس مستقیم بدنه ترانزیستور، باند ISM، تکنولوژی CMOS

ارتقاء امنیت وب با وف بومی