一种给单片毫米波集成电路中射频低噪声放大器供电的电源模块.doc
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1、一种给单片毫米波集成电路中射频低噪声放大器供电的电源模块摘要:设计了一种给单片毫米波集成电路(MMIC)中射频低噪声放大器(LNA)供电的电源模块。该电源模块集成在MMIC中并利用低压差线性稳压器(LDO)提供稳定的低噪声电源电压。由于传统LDO结构噪声较大,因此设计了一种电压预调节和RC低通滤波相结合的新型LDO结构来降低电路噪声,并针对RC低通滤波电路启动慢的缺点提出了一种快速启动的电路结构。利用SMIC 0.18 m CMOS工艺对电路进行设计和仿真测试,测试结果表明,输入电源电压5 V,输出电压在14.2 V范围内可调,电压输出线性调整率(LNR)为8.2 mV/V,负载调整率(LDR
2、)为83.3 V/mA,输出噪声电压在1 kHz100 kHz内的噪声积分为34.94 Vrms,满足LNA的供电要求。0 引言随着毫米波雷达技术在汽车自动驾驶方面的应用,汽车毫米波雷达渐渐向高集成、高精度、高可靠性方向发展。从目前的研究情况和产品报道来看,仅有少数几家公司能够提供MMIC车载雷达的解决方案,技术研发尚不能完全满足市场应用的需求。MMIC能够集成射频前端收发电路和中低频信号处理电路。其中射频LNA应用于毫米波信号接收端,它不仅要对接收到的微弱射频信号进行放大,而且在放大的过程中要尽可能少地引入噪声,以供后续电路对信号进行处理1。射频LNA由于对电源的噪声比较敏感,无法与其他模块
3、共用一个电源管理单元(Power Management Unit, PMU),所以需要独立的电源模块。目前LDO低噪声优化设计主要分为两个方面0。第一方面如图1所示,通过改变传统LDO电路结构并添加RC滤波网络来降低电路噪声,这种结构能有效地滤除前级电路的高频噪声,但其缺点是需要外接片外电容,增加了一个芯片引脚。第二种方法不改变传统LDO的电路结构,由于噪声的主要来源是带隙基准源(BG)和误差放大器(EA),所以第二种方法通过设计低噪声的BG和EA来实现低噪声电压输出。这种方法无需片外电容,也不会增加芯片面积,但相对于第一种方法来说其降低高频噪声的效果较差。本文采用了新型的电路结构,同时也通过
4、优化电路设计,尽量降低BG和EA的输出噪声。1 LDO整体电路图1所示为本文设计的LDO电路结构图,可以简单分为前级预调节电路、滤波电路、后级调节电路3个部分3。其中M2为预调整管,通过RDAC模块中的R1、R2将电压VI输出为反馈电压VFB,并与带隙基准电压VBG经误差放大器EA相比较,通过控制M2的栅电压来达到控制电压VI的目的,由于噪声主要来源于BG、EA和R1、R2,所以电压VI通过低通滤波模块,滤除高频噪声,再通过放大器AMP和调整管M1产生低噪声输出VOUT4。其中RS8位数字控制信号通过改变R1、R2的比例来控制输出电压VOUT。C1、R1组成相位补偿网络,通过调节电路主极点的位
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