مهندسی برق

پایان نامه الکترونیک: طراحی و شبیه سازی تقویت کننده کم نویز

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی برق – الکترونیک

عنوان:

طراحی و شبیه سازی تقویت کننده کم نویز

متن پایان نامه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده:
ما در این پایان نامه به بررسی تقویت کننده های کم نویز CMOS می پردازیم. در فصل یک به مطالعه مفاهیم اساسی در طراحی RF می پردازیم و مشخصاتی و تعاریفی که در ادامه کار به آن ها نیاز داریم را بررسی می کنیم. در تقویت کننده های کم نویز یکی از مهمترین مسائلی که با آن روبرو هستیم تطبیق امپدانس ورودی است. در فصل ۲ روش های مختلف این تطبیق را مطالعه می کنیم. در فصل ۳ پارامترهای مورد نظر برای تقویت کننده کم نویز را مورد بررسی قرار می دهیم و به بررسی تقویت کننده های کم نویز می پردازیم. لزوم وجود این بلوک در گیرنده ها را بررسی خواهیم کرد و پارامترهای مهم و تعیین کننده در تقویت کننده کم نویز مانند پایداری، تطبیق امپدانس در ورودی و خروجی را مطالعه می کنیم. در فصل ۴ به بررسی ساختارهای مختلف و راه های بهبود پارامترهای تقویت کننده کم نویز که تا به حال در مقالات و کتاب های دیگر انجام شده است، می پردازیم. در نهایت در فصل ۵ نیز مقالات قبول شده و ایده های جدید را بررسی خواهیم کرد. هرکدام از ایده های زیر می تواند به بهتر شدن جواب های تقویت کننده کم نویز کمک کنند و می توان روی هرکدام از آن ها در آینده کار کرد:

فیدبک ترانزیستوری، مصالحه بین پهنای باند و بهره با بهره گرفتن از سلف خروجی، مصالحه بین توان و نویز فیگر، مصالحه بین ضریب کیفیت ورودی و IIP3، استفاده از مدارات جانبی مثل حذف تصویر و بای پس سیگنال بزرگ، افزایش گستره ورودی، بهینه کردن ولتاژها برای دستیابی به نویز بهینه، استفاده از یک یا چند بافر، استفاده از ایزولاسیون های R-C-R که با ترانزیستور ساخته می شوند، مدارات کارنت رئوسا، تکنیک بایاس مستقیم بدنه، استفاده از شبکه های تطبیق ورودی و خروجی، استفاده از سلف ها و خازن های سری و موازی برای افزایش پهنای باند، استفاده از مدارهای تزویج با چند فرکانس تشدید برای تطبیق باند پهن، استفاده از سلف های تزویج و.
مقدمه
ما در این پایان نامه به بررسی تقویت کننده های کم نویز CMOS می پردازیم. اگرچه تا دو دهه پیش ماسفت ها ادوات کند و نویزی بودند ولی کاهش ابعاد آنها، قابلیت آن ها را به طور قابل ملاحظه ای افزایش داد. برخلاف ترانزیستورهای دو قطبی که عمدتا مقاومت بیس آن ها عدد نویز را زیاد می کند، در ماسفت ها فقط یک منبع مهم نویز وجود دارد و آن نویز کانال است. به همین دلیل در تکنولوژی های زیر میکرون، با ترکیب معقولی از ادوات و جریان های بایاس می توان نویز کم و قابل قبولی داشت که این مسئله در تقویت کننده های کم نویز بسیار اهمیت دارد. مزیت دیگر MOS به دوقطبی این است که در جریان های بایاس و ابعادی که به طور معمول در RF استفاده می شود، خطی تر است.
در فصل یک به مطالعه مفاهیم اساسی در طراحی RF می پردازیم و مشخصاتی و تعاریفی که در ادامه کار به آنها نیاز داریم را بررسی می کنیم. در تقویت کننده های کم نویز یکی از مهمترین مسائلی که با آن روبرو هستیم تطبیق امپدانس ورودی است. در فصل ۲ روش های مختلف این تطبیق را مطالعه می کنیم. در فصل ۳ پارامترهای مورد نظر برای تقویت کننده کم نویز را مورد بررسی قرار می دهیم و به بررسی تقویت کننده های کم نویز می پردازیم. لزوم وجود این بلوک در گیرنده ها را بررسی خواهیم کرد و پارامترهای مهم و تعیین کننده در تقویت کننده کم نویز مانند پایداری، تطبیق امپدانس در ورودی و خروجی را مطالعه می کنیم. در فصل ۴ به بررسی ساختارهای مختلف و راه های بهبود پارامترهای تقویت کننده کم نویز که تابه حال در مقالات و کتاب های دیگر انجام شده است، می پردازیم. در نهایت در فصل ۵ نیز مقالات قبول شده و ایده های جدید را بررسی خواهیم کرد.
فصل اول: مفاهیم اساسی طراحی RF
مقدمه:
در این فصل در ابتدا توضیح مختصری راجع به خواص مدارات در حالت کلی بیان می کنیم. سپس اثرات غیرخطی بودن مدار مانند هارمونیک ها، فشردگی بهره، مدولاسیون متقابل و اینتر مدولاسیون مرتبه ۲ و ۳ را بررسی می کنیم. سپس توضیحاتی راجع به فرآیندهای تصادفی و به خصوص نویز ارائه می دهیم.
۱-۱- ویژگی های مهم مدار:
در این بخش به توضیح خواص و ویژگی های مدارات می پردازیم:
۱-۱-۱ خاصیت خطی بودن:
اگر شرط زیر برقرار باشد یعنی مدار خطی است:
xr(t)->y1(t
x2(t)->y2(t
ax1(t)+Bx2(t)->ay1(t)+By2(t
در سیستم خطی ما می توانیم از قانون جمع آثار استفاده کنیم به عبارت دیگر خروجی به صورت ترکیب خطی از پاسخ سیستم به تک تک ورودی ها می باشد.
سیستم غیرخطی سیستمی است که شرط بالا را نداشته باشد یا به عبارت دیگر شرایط اولیه غیر صفر یا آفست محدود داشته باشد.
۲-۱-۱- خاصیت تغییرپذیری با زمان:
اگر رابطه زیر برقرار باشد سیستم تغییر ناپذیر با زمان است در غیر این صورت متغیر با زمان است:

99