0.1-8ghz Cmos Dağılmış Parametreli Kuvvetlendirici

Abstract

Geniş bantlı kuvvetlendiricilerin ölçüm düzenleri, askeri elektronik, televizyon, radar ve geniş bantlı optik haberleşme gibi birçok kullanım alanı bulunmaktadır. Bu uygulamalar için genellikle dağılmış parametreli kuvvetlendirici yapısı kullanılmaktadır. Çünkü bu yapı klasik kazanç-bant genişliği ilişkisi ile sınırlanmamaktadır. Dağılmış parametreli kuvvetlendirici yapısında kazanç elemanlarının giriş ve çıkış kapasiteleri, yapay iletim hatlarının içine dahil edilmektedir. Böylece farklı hücrelerin kapasiteleri birbirlerinden ayrılmakta, aynı zamanda çıkış akımları ise hala toplanabilmektedir. Son on yılda boyut alanında devam eden küçülme sayesinde, eşlenik metal-oksit-yarıiletken (CMOS) teknolojisi dağılmış parametreli kuvvetlendirici gerçekleştirmek için ciddi bir alternatif olmuştur. Ayrıca CMOS dağılmış parametreli kuvvetlendiriciler düşük maliyet ve temel bant devreleriyle tümleştirme avantajlarına da sahiptir. Bu tezin en genel amacı dağılmış parametreli kuvvetlendirici tasarım tekniklerini araştırmak ve bu teknikleri kullanarak 0.35μm CMOS teknolojisi ile tamamen tümleştirilmiş bir dağılmış parametreli kuvvetlendirici gerçekleştirmektir. Teorik araştırmaları ve benzetim sonuçlarını doğrulamak amacıyla 0.35μm CMOS teknolojisi ile tek uçlu bir kuvvetlendirici tasarlanmış ve üretime gönderilmiştir. Bu kuvvetlendirici 0.1-8GHz aralığında 8±1 dB kazanç sağlamakta ve 1.5V beslemeden 18mA akım çekmektedir. Kuvvetlendiricinin toplam alanı 1.67x0.93 mm2 dir.

Wideband amplifiers have many applications such as instrumentation, electronic warfare, television, pulsed radars, and broad-band optical communication. For such applications, a distributed amplifier (DA) topology is often employed since it is not limited by the classical gain-bandwidth tradeoff of amplifiers. In a DA topology input and output capacitances of gain elements are incorporated into the artificial transmission lines. So that the capacitances of different cells are separated while their output currents can still be summed. In the last decade, Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) technology has become a serious alternative for realizing DAs as a result of continuous scaling in the technology. Also CMOS DAs have the advantages of low cost and integration ability with baseband circuits. The global objective of this thesis is to investigate design techniques for the CMOS DA, and to use these techniques to demonstrate a fully integrated DA using 0.35μm CMOS technology. To verify the theoretical investigations and simulation results, a single ended distributed amplifier was designed in 0.35μm CMOS technology and sent to the fabrication. The amplifier achieves 8±1 dB gain over 0.1-8 GHz band while drawing 18mA from 1.5V power supply. The total area of the amplifier is 1.67x0.93 mm2.