KR20000040326A - Cascode structure low noise amplifier circuit - Google Patents

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KR20000040326A KR1019980055914A KR19980055914A KR20000040326A KR 20000040326 A KR20000040326 A KR 20000040326A KR 1019980055914 A KR1019980055914 A KR 1019980055914A KR 19980055914 A KR19980055914 A KR 19980055914A KR 20000040326 A KR20000040326 A KR 20000040326A
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Abstract

PURPOSE: A low noise amplifier circuit of a cascode structure of which a minimum noise figure is more reduced by setting transistors of a cascode structure amplifier to allow the transistors to have area rates different from one another is provided. CONSTITUTION: A cascode structure low noise amplifier circuit includes a first transistor(T1) and a second transistor(T2) which are connected with the first transistor(T1) in a cascode structure. The high-frequency signal of which frequency is 1/5-1/10 of an unit current gain frequency is inputted to the cascode structure low noise amplifier circuit. The cascode structure low noise amplifier circuit has an area rate between the emitter areas(Aera_CB and Aera_CE) of the first and second transistors(T1 and T2) as follows: Aera_CB = Aera_CE * Multi(0 < Multi <1 or Multi = 1). According to the cascode structure low noise amplifier circuit, by setting the areas of the first and second transistors to be different from each other, a gain characteristic of cascode structure low noise amplifier circuit is improved.

Description

캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로(Low-noise amplifier circuit with cascode structure)Low-noise amplifier circuit with cascode structure

본 발명은 트랜지스터로 구성된 증폭기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캐스코드 구조로 이루어진 증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to an amplifier composed of a transistor, and more particularly to an amplifier composed of a cascode structure.

일반적으로 무선 통신시스템에 있어서 저잡음 증폭기(LNA; low-noise amplifier)는 빌딩블록(building block)중 가장 중요한 블록이다. 안테나에서 수신되어 이 안테나로부터 제공되는 블록신호가 저잡음 증폭기로 입력되기 때문에, 상기 빌딩블록에 의해 전체 시스템의 잡음지수와 입력 전압 정재파비(VSWR; voltage standing-wave rate)가 결정되도록 되어 있다.In general, a low-noise amplifier (LNA) in a wireless communication system is the most important block among the building blocks. Since the block signal received at the antenna and provided from the antenna is input to the low noise amplifier, the building block is used to determine the noise figure and the input voltage standing-wave rate (VSWR) of the entire system.

또한, 저잡음 증폭기는 안테나로부터 입력받은 신호를 최소의 잡음만이 포함되도록 하면서 상기 블록신호의 크기를 증폭하게 된다. 이를 구현하는데 있어서 상기 저잡음 증폭기는 하나의 트랜지스터만을 사용하는 방식과 두 개의 트랜지스터를 사용하는 방식이 있다.In addition, the low noise amplifier amplifies the size of the block signal while including only the minimum noise of the signal received from the antenna. In implementing the low noise amplifier, there is a method using only one transistor and a method using two transistors.

도 1은 종래 1개의 트랜지스터로 구성된 저잡음 증폭기를 나타낸 도면이다. 동 도면에 있어서, 상기 저잡음 증폭기는 트랜지스터(T10)와, 이 트랜지스터(T10)의 에미터단과 베이스단 및 콜렉터단에 각각 기생하는 기생 인덕터(L10, L11, L12) 및, 입력단인 베이스단과 출력단인 콜렉터단에 각각 설치된 바이어스용 캐패시터(C10, C11)로 구성되어 있다.1 is a view showing a conventional low noise amplifier composed of one transistor. In the figure, the low noise amplifier is a transistor T10, parasitic inductors L10, L11 and L12 parasitic respectively at the emitter stage, the base stage and the collector stage of the transistor T10, and the base stage and the output stage which are input stages. It consists of the bias capacitors C10 and C11 provided in the collector stage, respectively.

도 2는 일반적인 캐스코드 구조의 저잡음 증폭기를 나타낸 도면이다. 동 도면에 있어서, 상기 저잡음 증폭기는 캐스코드 연결된 트랜지스터(T1, T2)와, 이 제 2 트랜지스터(T2)의 베이스단과 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 콜렉터단에 각각 기생하는 기생 인덕터(L1, L2) 및, 입력단인 상기 제 2 트랜지스터(T2)의 베이스단과 출력단인 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 콜렉터단에 각각 설치된 바이어스용 캐패시터(C1, C2)로 구성되어 있다. 또한, 도면중 참조부호 VB는 베이스의 바이어스 전압을 나타낸다.2 is a diagram illustrating a low noise amplifier having a general cascode structure. In the figure, the low noise amplifier includes parasitic inductors L1 and L2 that are parasitic to the cascode-connected transistors T1 and T2, the base terminal of the second transistor T2 and the collector terminal of the first transistor T1, respectively. ) And bias capacitors C1 and C2 provided at the base terminal of the second transistor T2 as an input terminal and the collector terminal of the first transistor T1 as an output terminal, respectively. In the figure, reference numeral V B denotes a bias voltage of the base.

여기서, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(T1, T2)의 크기, 즉 에미터단의 크기 또는 면적은 동일한 크기로 구성되어 있다. 한편, 도 2에 도시된 2개의 트랜지스터가 캐스코드 연결된 저잡음 증폭기는 일반적으로 무선 통신시스템에 적용되고, 특히 집적회로 기술을 사용하여 저잡음 증폭기를 Si 또는 GaAs 기판에 집적시킬 경우에 사용되고 있다.Here, the sizes of the first and second transistors T1 and T2, that is, the size or area of the emitter stage, are configured to be the same size. Meanwhile, a low noise amplifier cascaded with two transistors shown in FIG. 2 is generally applied to a wireless communication system, and is particularly used when integrating a low noise amplifier onto a Si or GaAs substrate using integrated circuit technology.

한편, 상기 캐스코드 구조의 저잡음 증폭기를 다른 구조의 저잡음 증폭기와 비교하면, 동일한 전력을 소모하면서 이득이 상당이 높고, 입출력 격리특성이 우수하다. 이와 같은 효과는 1996년 8월 발행된 IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.31,NO.8의 A Comparative Study on the Various Monolithic Low Noise Amplifier Circuit Topologies for RF and Microwave Applications, by Beom Kyu Ko and Kwyro Lee와, 1997년 9월 발행된 IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL.45,NO.9의 A New Simultaneous Noise and Input Power Matching Technique for Monolithic LNA's Using Cascode Feedback, by Beom Kyu Ko and Kwyro Lee에 설명되어 있다.On the other hand, when the low noise amplifier of the cascode structure is compared with the low noise amplifier of the other structure, the gain is considerably high and the input / output isolation characteristic is excellent while consuming the same power. This effect is based on A Comparative Study on the Various Monolithic Low Noise Amplifier Circuit Topologies for RF and Microwave Applications, by Beom Kyu Ko and Kwyro, published August 1996, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.31, NO.8. Lee and A New Simultaneous Noise and Input Power Matching Technique for Monolithic LNA's Using Cascode Feedback, by Beom Kyu Ko and Kwyro Lee, published in September 1997, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL.45, NO.9. It is.

즉, 상기 캐스코드 구조의 입출력 격리특성은 입력단인 제 2 트랜지스터(T2)의 베이스단으로부터 크기가 작은 입력신호가 입력되어 출력단인 제 1 트랜지스터(T1)의 콜렉터단으로부터 증폭된 커다란 출력신호가 출력되는 경우, 상기 콜렉터단의 바이어스용 캐패시터(C2)를 통해 출력신호가 다시 입력단으로 입력되더라도 제 2 트랜지스터(T2)의 콜렉터단에서는 그 신호가 작아지게 됨으로써 상기 출력단으로부터의 출력신호가 입력단인 제 2 트랜지스터(T2)의 베이스단에는 영향을 주지 않게 되어 입출력 격리특성이 우수하게 된다.That is, the input / output isolation characteristic of the cascode structure is that a small input signal is inputted from the base terminal of the second transistor T2, which is an input terminal, and a large output signal amplified from the collector terminal of the first transistor T1, which is an output terminal, is output. If the output signal is input back to the input terminal via the bias capacitor C2 of the collector stage, the signal is reduced at the collector stage of the second transistor T2, so that the output signal from the output stage is the second input terminal. The base end of the transistor T2 is not affected, resulting in excellent input / output isolation characteristics.

그러나, 상기 2개의 트랜지스터를 사용하는 캐스코드 구조의 저잡음 증폭기는 1개의 트랜지스터를 사용하는 저잡음 증폭기에 비해 최소 잡음지수(NFmin; minimum noise figure)가 0.1∼0.2dB 정도 높아지게 되는 문제점이 있다.However, the low noise amplifier of the cascode structure using the two transistors has a problem that the minimum noise figure (NFmin) is increased by about 0.1 to 0.2 dB compared to the low noise amplifier using one transistor.

이에 본 발명은 상기한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 캐스코드 구조의 증폭기에서 각 트랜지스터의 면적 비율이 다르게 설정되어 증폭기의 최소 잡음지수가 더욱 낮아지는 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a low-noise amplifier circuit having a cascode structure in which the area ratio of each transistor is set differently in the cascode structure amplifier to further lower the minimum noise figure of the amplifier. There is this.

도 1은 종래 1개의 트랜지스터로 구성된 저잡음 증폭기를 나타낸 도면,1 is a view showing a conventional low noise amplifier composed of one transistor;

도 2는 일반적인 캐스코드 구조의 저잡음 증폭기를 나타낸 도면,2 is a diagram illustrating a low noise amplifier having a general cascode structure;

도 3은 본 발명이 적용된 도 2의 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에 있어서 멀티값에 대한 최소 잡음지수[NFmin]를 나타낸 그래프,3 is a graph showing a minimum noise figure [NFmin] for a multi-value in the low noise amplifier circuit of the cascode structure of FIG. 2 to which the present invention is applied;

도 4는 패키지 리드 프레임에 의한 기생 인덕터가 부가된 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로를 나타낸 도면,4 is a view showing a low noise amplifying circuit of a cascode structure according to the present invention to which a parasitic inductor by a package lead frame is added;

도 5는 도 4에 도시된 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에 있어서 기생 인덕턴스가 0.4nH인 경우의 멀티값에 대한 최소 잡음지수[NFmin]를 나타낸 그래프,FIG. 5 is a graph showing a minimum noise figure [NFmin] for a multi-value when the parasitic inductance is 0.4 nH in the low noise amplifier circuit of the cascode structure shown in FIG. 4;

도 6은 도 4에 도시된 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에 있어서 기생 인덕턴스가 0.8nH인 경우의 멀티값에 대한 최소 잡음지수[NFmin]를 나타낸 그래프,FIG. 6 is a graph showing a minimum noise figure [NFmin] for a multi-value when the parasitic inductance is 0.8 nH in the low noise amplifier circuit of the cascode structure shown in FIG. 4;

도 7은 도 4에 도시된 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에 있어서 기생 인덕턴스가 1.2nH인 경우의 멀티값에 대한 최소 잡음지수[NFmin]를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing a minimum noise figure [NFmin] with respect to a multi-value when the parasitic inductance is 1.2 nH in the low noise amplifier circuit of the cascode structure shown in FIG. 4.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

T1∼T4: 트랜지스터 L1∼L5: 인덕터T1 to T4: transistors L1 to L5: inductors

C1∼C4: 캐패시터C1 to C4: Capacitor

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로는, 단일 전류이득 주파수의 1/5∼1/10 범위의 고주파 입력신호가 입력되고 제 1 및 제 2 트랜지스터가 캐스코드 연결된 저잡음 증폭기에 있어서, 상기 제 1 트랜지스터의 에미터단의 면적(Aera_CB)과 상기 제 2 트랜지스터의 에미터단의 면적(Aera_CE)간의 면적 비율이 Aera_CB = Aera_CE × Multi(0〈 Multi ≤ 1)의 관계로 정의되는 것을 특징으로 한다.In the low noise amplifier circuit of the cascode structure according to the present invention for achieving the above object, a high frequency input signal in the range of 1/5 to 1/10 of a single current gain frequency is input and the first and second transistors are cascoded In the low noise amplifier, the area ratio between the area Aera_CB of the emitter terminal of the first transistor and the area Aera_CE of the emitter terminal of the second transistor is defined as the relationship of Aera_CB = Aera_CE × Multi (0 <Multi ≤ 1). It is characterized by.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 제 1 트랜지스터의 에미터단의 면적과 상기 제 2 트랜지스터의 에미터단의 면적간의 면적 비율을 다르게 설정하여 일반적인 캐스코드 구조의 저전압 증폭기의 최소 잡음지수 보다도 0.2∼0.4dB 낮은 잡음지수를 얻을 수 있다.According to the present invention configured as described above, the area ratio between the area of the emitter terminal of the first transistor and the area of the emitter terminal of the second transistor is set differently so that 0.2 to 0.4 dB lower than the minimum noise figure of the low voltage amplifier of the general cascode structure. Noise figure can be obtained.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a low noise amplifier circuit having a cascode structure according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

한편, 일반적인 캐스코드 구조의 저잡음 증폭기는 도 1에 도시된 1개의 트랜지스터로 구성된 저잡음 증폭기 보다 최소 잡음지수(NFmin; minimum noise figure)가 0.1∼0.2dB 높아지게 되어 이를 낮추기 위해 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로를 제공한다.Meanwhile, the low noise amplifier of the general cascode structure has a minimum noise figure (NFmin) of 0.1 to 0.2 dB higher than the low noise amplifier composed of one transistor shown in FIG. A low noise amplifier circuit is provided.

도 2에 도시된 캐스코드 구조의 저잡음 증폭기의 회로구성은 본 발명의 회로구성과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Since the circuit configuration of the low noise amplifier of the cascode structure shown in FIG. 2 is the same as the circuit configuration of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

먼저, 일반적인 캐스코드 구조의 저잡음 증폭기의 트랜지스터(T1, T2)의 크기, 즉 에미터단의 크기 또는 면적은 동일하게 구성되어 있지만, 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에서의 트랜지스터의 면적은 각각 다르게 구성되게 된다.First, although the size of the transistors T1 and T2 of the low noise amplifier of the general cascode structure, that is, the size or the area of the emitter stage are the same, the area of the transistor in the low noise amplifier circuit of the cascode structure according to the present invention is Each will be configured differently.

상기 도 2를 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로로서 적용하고, 그에 대한 설명은 다음과 같다.2 is applied as a low noise amplifying circuit having a cascode structure according to the present invention, and a description thereof is as follows.

먼저, 제 1 트랜지스터(T1)의 에미터단 면적을 Aera_CB라 하고, 제 2 트랜지스터(T2)의 에미터단 면적을 Aera_CE라 하면, Aera_CB = Aera_CE × Multi인 관계가 성립되도록 설계한다. 여기서, 상기 멀티(Multi)는 0〈 Multi ≤ 1의 범위에 존재한다.First, assuming that the emitter end area of the first transistor T1 is Aera_CB and the emitter end area of the second transistor T2 is Aera_CE, the relationship Aera_CB = Aera_CE × Multi is established. Here, the multi is in a range of 0 &lt; Multi &lt;

한편, 상기 최소잡음지수(NFmin)란, 저잡음 증폭기가 출력할 수 있는 가장 낮은 잡음지수를 의미하고, 이 지수의 수치가 낮을수록 성능이 양호한 증폭기인 것을 의미한다.The minimum noise figure NFmin means the lowest noise figure that the low noise amplifier can output, and the lower the figure, the better the performance.

이후, 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로는 입력단으로부터 입력되는 2GHz의 고주파신호를 예로서 설명하지만, 이에 한정되지 않고 단일 전류이득 주파수(fT; unity current gain frequency)의 1/5∼1/10의 범위의 주파수이면 된다. 여기서, 상기 단일 전류이득 주파수(fT)는 전류이득이 1때의 최대 주파수를 의미한다.1/5 to the; (unity current gain frequency f T ) Then, the cascode structure, a low noise amplifier circuit according to the present invention includes a single current-gain frequency described by way of example a high-frequency signal to be inputted from the input terminal of 2GHz, but not limited to The frequency may be in the range of 1/10. Here, the single current gain frequency f T means the maximum frequency when the current gain is one.

이후, 상기 멀티값을 변경시키면서, 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로의 최소 잡음지수(NFmin)의 변화를 살펴보자.Subsequently, while changing the multi-value, look at the change in the minimum noise index (NFmin) of the low noise amplifier circuit of the cascode structure according to the present invention.

도 3은 본 발명이 적용된 도 2의 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에 있어서 멀티값에 대한 최소 잡음지수[NFmin]를 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, 입력주파수가 2GHz에서 멀티값이 1.0인 경우(일반적인 경우)의 최소 잡음지수(m2)는 1.785743, 멀티값이 0.6인 경우의 최소 잡음지수(m1)는 1.781254를 나타내고 있다. 결과적으로, 상기와 같은 경우 멀티값을 변경하여도 최소 잡음지수는 개선되지 않음을 알 수 있다.FIG. 3 is a graph showing a minimum noise figure [NFmin] with respect to a multi-value in the low noise amplifier circuit of the cascode structure of FIG. 2 to which the present invention is applied. As shown, the minimum noise figure m2 when the input frequency is 2 GHz and the multi-value is 1.0 (typical case) is 1.785743, and the minimum noise figure m1 when the multi-value is 0.6 is 1.781254. As a result, it can be seen that the minimum noise figure does not improve even when the multi-value is changed in the above case.

한편, 도 2에 도시된 캐스코드 구조의 저잡음 증폭기를 반도체 집적기술을 이용하여 제조할 경우에는 패키지 리드 프레임(package lead frame)에 의한 기생 인턱터가 발생하게 된다.On the other hand, when the low noise amplifier having the cascode structure shown in FIG. 2 is manufactured using semiconductor integrated technology, parasitic inductors due to package lead frames are generated.

따라서, 도 4는 패키지 리드 프레임에 의한 기생 인덕터가 부가된 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로를 나타낸 도면이다. 동 도면에 있어서, 상기 저잡음 증폭기는 캐스코드 연결된 트랜지스터(T3, T4)와, 이 제 4 트랜지스터(T4)의 베이스단과 상기 제 3 트랜지스터(T3)의 콜렉터단에 각각 기생하는 기생 인덕터(L3, L4), 입력단인 상기 제 4 트랜지스터(T4)의 베이스단과 출력단인 상기 제 3 트랜지스터(T3)의 콜렉터단에 각각 설치된 바이어스용 캐패시터(C3, C4) 및, 상기 제 4 트랜지스터(T4)의 에미터단에 나타낸 패키지 리드 프레임에 의한 기생 인덕터(L5)로 구성되어 있다. 또한, 도면중 참조부호 VB1은 베이스의 바이어스 전압을 나타낸다.Accordingly, FIG. 4 is a diagram illustrating a low noise amplifier circuit having a cascode structure according to the present invention to which a parasitic inductor by a package lead frame is added. In the figure, the low noise amplifier includes parasitic inductors L3 and L4, each of which is parasitic to the cascode-connected transistors T3 and T4, the base end of the fourth transistor T4 and the collector end of the third transistor T3, respectively. ), The bias capacitors C3 and C4 respectively provided at the base terminal of the fourth transistor T4, which is an input terminal, and the collector terminal of the third transistor T3, which is an output terminal, and the emitter terminal of the fourth transistor T4. It consists of the parasitic inductor L5 by the package lead frame shown. In the figure, reference numeral V B1 denotes a bias voltage of the base.

여기서, 상기 패키지 리드 프레임에 의한 기생 인덕터(L5)의 인덕턴스는 0.4∼2.0nH 정도 되고, 이는 1GHz 이상의 고주파수 증폭기에서는 커다란 영향을 미치게 된다.Here, the inductance of the parasitic inductor L5 due to the package lead frame is about 0.4 to 2.0 nH, which has a great influence on the high frequency amplifier of 1 GHz or more.

도 5는 도 4에 도시된 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에 있어서 기생 인덕턴스가 0.4nH인 경우의 멀티값에 대한 최소 잡음지수[NFmin]를 나타낸 그래프이다. 동 그래프는 패키지 리드 프레임에 의한 기생 인덕터의 인덕턴스, 예를 들면 약 0.4nH을 넣고 시뮬레이션한 그래프이다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이 입력주파수가 2GHz에서 멀티값이 1.0인 경우의 최소 잡음지수(m1)는 1.992949, 멀티값이 0.4인 경우의 최소 잡음지수(m2)는 1.882616을 나타내고 있다. 동 그래프에 나타낸 바와 같이 멀티값이 1에서 0.6으로 줄어들었을 때 최소 잡음지수는 0.1dB 정도 줄어진 것이 나타나 있다.FIG. 5 is a graph showing the minimum noise figure [NFmin] with respect to the multi-value when the parasitic inductance is 0.4 nH in the low noise amplifier circuit of the cascode structure shown in FIG. The graph is a graph simulated with the inductance of the parasitic inductor by the package lead frame, for example, about 0.4 nH. As shown in this graph, the minimum noise figure m1 when the multi-value is 1.0 at an input frequency of 2 GHz is 1.992949, and the minimum noise figure m2 when the multi-value is 0.4 is 1.882616. As shown in the graph, when the multi-value decreases from 1 to 0.6, the minimum noise figure decreases by 0.1 dB.

도 6은 도 4에 도시된 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에 있어서 기생 인덕턴스가 0.8nH인 경우의 멀티값에 대한 최소 잡음지수[NFmin]를 나타낸 그래프이다. 동 그래프는 패키지 리드 프레임에 의한 기생 인덕터의 인덕턴스, 예를 들면 약 0.8nH을 넣고 시뮬레이션한 그래프이다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이 입력주파수가 2GHz에서 멀티값이 1.0인 경우의 최소 잡음지수(m2)는 2.314413, 멀티값이 0.3인 경우의 최소 잡음지수(m1)는 2.055181을 나타내고 있다. 동 그래프에 나타낸 바와 같이 멀티값이 1에서 0.3으로 줄어들었을 때 최소 잡음지수는 0.25dB 정도 줄어진 것이 나타나 있다.FIG. 6 is a graph showing a minimum noise figure [NFmin] with respect to a multi-value when the parasitic inductance is 0.8 nH in the low noise amplifier circuit of the cascode structure shown in FIG. 4. The graph is a graph simulated with the inductance of the parasitic inductor by the package lead frame, for example, about 0.8 nH. As shown in this graph, the minimum noise figure m2 when the multi-value is 1.0 at an input frequency of 2 GHz is 2.314413, and the minimum noise figure m1 when the multi-value is 0.3 is 2.055181. As shown in the graph, when the multi-value decreases from 1 to 0.3, the minimum noise figure is reduced by 0.25 dB.

도 7은 도 4에 도시된 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에 있어서 기생 인덕턴스가 1.2nH인 경우의 멀티값에 대한 최소 잡음지수[NFmin]를 나타낸 그래프이다. 동 그래프는 패키지 리드 프레임에 의한 기생 인덕터의 인덕턴스, 예를 들면 약 1.2nH을 넣고 시뮬레이션한 그래프이다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이 입력주파수가 2GHz에서 멀티값이 1.0인 경우의 최소 잡음지수(m1)는 2.634802, 멀티값이 0.3인 경우의 최소 잡음지수(m2)는 2.253899를 나타내고 있다. 동 그래프에 나타낸 바와 같이 멀티값이 1에서 0.3으로 줄어들었을 때 최소 잡음지수는 0.4dB 정도 줄어진 것이 나타나 있다.FIG. 7 is a graph showing a minimum noise figure [NFmin] with respect to a multi-value when the parasitic inductance is 1.2 nH in the low noise amplifier circuit of the cascode structure shown in FIG. 4. The graph simulates the inductance of the parasitic inductor by the package lead frame, for example, about 1.2 nH. As shown in this graph, the minimum noise figure m1 when the multi-value is 1.0 at an input frequency of 2 GHz is 2.634802, and the minimum noise figure m2 when the multi-value is 0.3 is 2.253899. As shown in the graph, when the multi-value decreases from 1 to 0.3, the minimum noise figure is reduced by 0.4 dB.

즉, 기생 인덕턴스가 0.8∼1.2nH 정도 발생하는 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로에서는 상기 제 1 트랜지스터의 에미터단의 면적(Area_CB)을 상기 제 2 트랜지스터의 에미터단의 면적(Area_CE)에 비해 0.3∼0.4배 정도 작게 설계하게 되면, 최소 잡음지수를 0.2∼0.4dB 정도 줄일 수 있다.That is, in the cascode structure low noise amplifier circuit having parasitic inductance of about 0.8 to 1.2 nH, the area (Area_CB) of the emitter terminal of the first transistor is 0.3 to 0.4 compared to the area of the emitter terminal of the second transistor. By designing as small as twice, the minimum noise figure can be reduced by 0.2 to 0.4 dB.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본원의 요지와 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments and can be carried out by variously modified and modified within the scope and spirit of the present application.

상기한 본 발명에 따른 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로는, 제 1 트랜지스터의 에미터단의 면적과 상기 제 2 트랜지스터의 에미터단의 면적간의 면적 비율이 다르게 설정되어 일반적인 캐스코드 구조의 저잡음 증폭기의 특성, 즉 동일한 전력을 소모하면서 이득이 상당이 높고 입출력 격리특성이 우수한 특성을 갖고, 또한 일반적인 캐스코드 구조의 저전압 증폭기의 최소 잡음지수 보다도 0.2∼0.4dB 낮은 잡음지수를 얻을 수 있다.In the low noise amplifier circuit of the cascode structure according to the present invention, the area ratio between the area of the emitter terminal of the first transistor and the area of the emitter terminal of the second transistor is set differently so that the characteristics of the low noise amplifier of the general cascode structure, In other words, it consumes the same power, has a high gain, excellent input / output isolation characteristics, and a noise figure of 0.2 to 0.4 dB lower than that of a low voltage amplifier having a general cascode structure.

Claims (7)

단일 전류이득 주파수의 1/5∼1/10 범위의 고주파 입력신호가 입력되고 제 1 및 제 2 트랜지스터가 캐스코드 연결된 저잡음 증폭기에 있어서,A low noise amplifier having a high frequency input signal in a range of 1/5 to 1/10 of a single current gain frequency and having cascoded first and second transistors, 상기 제 1 트랜지스터의 에미터단의 면적(Aera_CB)과 상기 제 2 트랜지스터의 에미터단의 면적(Aera_CE)간의 면적 비율이 Aera_CB = Aera_CE × Multi(0〈 Multi ≤ 1)의 관계로 정의되는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로.The area ratio between the area Aera_CB of the emitter terminal of the first transistor and the area Aera_CE of the emitter terminal of the second transistor is defined by the relationship of Aera_CB = Aera_CE × Multi (0 <Multi ≤ 1). Low noise amplifier circuit with cascode structure. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터의 에미터단의 면적은 폭과 길이가 변경되는 특징으로 하는 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로.The area of the emitter stage of the first and second transistors is a low noise amplifier circuit of the cascode structure characterized in that the width and length are changed. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 트랜지스터의 에미터단에 집적회로 제조시에 발생하는 패키지 리드 프레임에 의한 기생 인턱터의 인덕턴스가 0.4nH인 경우 상기 멀티(Multi)의 값이 0.4로 설정되는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로.The low noise of the cascode structure is set to 0.4 when the inductance of the parasitic inductor caused by the package lead frame generated in the integrated circuit fabrication at the emitter of the second transistor is 0.4 nH. Amplification circuit. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 기생 인덕터의 인덕턴스가 0.8nH 또는 1.2nH인 경우 상기 멀티(Multi)의 값이 0.3으로 설정되는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로.And a multi-value is set to 0.3 when the inductance of the parasitic inductor is 0.8nH or 1.2nH. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터의 에미터단의 면적 비율은 하이브리드 형태 또는 집적회로 형태의 트랜지스터에 적용되는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로.The area ratio of the emitter stage of the first and second transistors is applied to the transistor of the hybrid type or integrated circuit type low noise amplifier circuit characterized in that the cascode structure. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 1 or 5, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터는 바이폴라 트랜지스터, FET(field effect transistor), HEMT(high electron mobility transistor)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로.And the first and second transistors are bipolar transistors, field effect transistors (FETs), and high electron mobility transistors (HEMTs). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 트랜지스터의 에미터단의 면적(Aera_CB)이 상기 제 2 트랜지스터의 에미터단의 면적(Aera_CE) 보다 0.3∼0.4배 정도 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 캐스코드 구조의 저잡음 증폭회로.And the area Aera_CB of the emitter terminal of the first transistor is set to be 0.3 to 0.4 times smaller than the area Aera_CE of the emitter terminal of the second transistor.
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