可调电流镜及其应用的低噪声放大器 第2页
图3 给出了N位数字输出信号的可调电流镜的原理图。在图3中，在每条分支上的每个控制信号VCTRL i被加在BJT的基极上。决定每条分支量的电阻RREF i被采用在一系列的QBi.。
可以看出，当VCTRL i 为高时，QB-i将运行在饱和区，当VCTRL i为低时工作在截止区。假设当QB-i工作在饱和区时，集电极与发射极之间的等效电阻比RREF i小很多，当QB-i工作在截止区时，RCE i比RREF i 大很多。然后每个分支上的等效电阻可以表示为：
由公式2可得，IOUT可以被计算为：
公式7可以表示为：
公式8也可以被矢量格式表达：
此外， 的值可以被设计和放入一个特定的阵列，相应地，在特殊的系列，Iout有不同的值。例如，如果RREF i 满足 RREF (i−1) = 2RREF i时，我们可以得到Iout在算术级数中。
此外，QB-i可以一个PNP晶体管或MOSFET。
在可调电流镜中， 与 的曲线图 可调电流镜的交流特性
图6由2位信号控制的电流镜的输出电流：（a）仿真结果;（b）测量结果：在示波器屏幕上的波形图片。
3.3 可调电流镜的仿真和实验结果
3.3.1．由模拟电压控制的可调电流镜
为了验证上述理论分析的结果，首先仿真的是3.1（图2）部分的示意图，然后在PCB板上进行实验。
首先，直流特性被仿真和测试。其结果在表4中给出。
我们观察到，IOUT毕业论文
http://www.751com.cn 与 VTUNE的曲线可以分为三部分（A,B,C）。
在A部分，Q3截止，RCE3的值太大导致IOUT 被限制在一个非常低的值。在B部分，Q3工作在线性区域内，IOUT作为一个线性函数增加，这样验证了3.1部分的结论。在C部分，IOUT 被输出分支上的电阻限制。
其次，仿真交流特性。仿真结果如图5。这种电流镜的线性工作频率范围可达1 MHz，这对于偏置电流的应用足够了。工作频率的最大边界由于RB或者ROUT电阻的增加而减少。
3.3.2 由N位数字信号控制的可调电流镜
当 RREF i 定义为RREF 1 = 2RREF 2.时，对于一个2位数字控制信号的可调电流镜，仿真和实验均被执行。图6（a）给出了仿真结果。
4 可调电流镜在低噪声放大器中的应用
位于一个接收器前方的低噪声放大器，对接收器的性能有很大影响。现在，虽然越来越多的低噪声放大器采用CMOS集成电路技术，但是离散的低噪声晶体管仍被用于非常低噪声、高线性和高频率。
鉴于的IIP3和NF，我们可以定义低噪声放大器的另一个重要属性称为无杂散动态范围（SFDR）。 常用的SFDR是用来确定输入功率范围，即接收信号能够被发现存在噪音，同时能够被放大不采用非线性干扰。SFDR的能够从IIP3和NF通过本文来自辣文论文网原文请找QQ752018766下式获得：
其中 B 为信道带宽。
根据方程（10），一个大的SFDR可以由低NF和高IIP3来实现。但是众所周知，低NF和高IIP3很难同时实现。 我们注意到了偏置电流对晶体管的参数又很大影响，包括NF和IIP3。当集电极的电流密度为每单位38μA时，最低NF可以获得。而根据晶体管的Volterra模型[9]，集电极电流的IIP3为增加增长。
图7 高低偏置电流下的扩张SFDR
然后，我们提出了一个方法，根据接收信号强度，通过调整低噪声放大器的偏置电流来协调在窄带无线系统中低NF和高IIP3之间的矛盾。具体而言，当接收弱信号，接收器可以调整偏置电流来获取高精度的NFOPT。另一方面，高IIP3是通过增加偏置电流实现的。图7显示了高低偏置电流下的低噪放大器的SFDR。参数的名字结尾的'- L'和'- H'分别代表的是低偏置电流和高偏置电流。那个扩大的SFDR是SFDR – L和SFDR – H合集。因此，SFDR是由可调偏置电流扩大的。
图 9 标准μ的测量和仿真结果
图 8 (a) 一种可调电流镜组成的低噪放大 图 10 当V变化时，I的波形图 (a) 仿真结果
器示意图 (b)RF前端接收器的电路图 (b) 实验结果：示波器下的波形照片
设计的低噪声放大器的完整的原理图如图8（a）。这种低噪声放大器已成功应用于窄带无线接收器。图8（b）显示了接收器的PCB板的照片。接收信号的频率是860兆赫兹。低噪声放大器的要求是：增益>8分贝，IIP3>18 dBm的，NF>1.5分贝。
作为偏置电流的供应者，简单和方便的电流镜是首选，而不是准确的。在这里，3.2部分的数字控制方法被引用。1位控制信号分为电流镜的输出的两个值。VCTRL的值为1或0导致了偏置电流的高低。既然偏置电流的最小值要求在0以上，Rp被用来判断电流镜输出电流的最小值。
在决定的偏置电流范围之前，该晶体管的稳定应该检查。μ标准被用来研究的稳定。图9显示了μ值与偏置电流曲线。很明显，当偏置电流大于1.5mA时，低噪声放大器是稳定的。考虑到NF,IIP3的要求和网络匹配的便利，偏置电流范围被设置为从1.5到13mA。
然后对电流镜的性能进行了研究。图10（a）条给出了包括VCTRL和IOUT波形的仿真结果 。 图10（b）提供ROUT的电压被测试的实验结果。 由于ROUT随IOUT变化，所以VOUT能够表示IOUT。IOUT 将在VCTRL变化后的5μs内稳定，IOUT稳定的高低值与设计规格相同。
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