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CMOS 공정을 이용한 Cascode 구조의 LNA 설계 (The Study on Design of the CMOS Cascode LNA)

  • 오재욱;하상훈;김형석
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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    • pp.1601-1602
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    • 2006
  • A cascode low noise amplifier(LNA) for a 2.45GHz RFID reader is designed using 0.25um CMOS technology. There are four LNA design techniques applied to the cascode topology. In this paper, power-constrained simultaneous noise and input matching(PCSNIM) technique is used for low power consumption and achieving the noise matching and input matching simultaneously. Simulation results demonstrate a noise figure of 2.75dB, a power gain of 10.17dB, and a dissipation power of 8.65mW with 1V supply.

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65nm CMOS 기술에서의 cascode기반 LNA 잡음지수 분석 (Noise analysis of cascode LNA with 65nm CMOS technology)

  • Jung, Youngho;Koo, Minsuk
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제24권5호
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    • pp.678-681
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    • 2020
  • In this paper, we analyzed the noise figure of cascode low noise amplifier (LNA) based on the measured data of 65nm CMOS devices. By using the channel thermal noise model of transistors, we expanded noise figure equation and divided the equation into three parts to see its contributions to noise figure. We also varied design parameters such as bias point, transistor gate width, and operating frequency. Our results show that different noise sources dominate at the different operating frequencies. One can easily find the noise transition frequency with device models in ahead of the practical design. Therefore, this research provides a low noise design approach for different operating frequencies.

Cascode 하모닉 발생기를 이용한 V-band MIMIC Quadruple Subharmonic 믹서 (V-band MIMIC Quadruple Subharmonic Mixer Using Cascode Harmonic Generator)

  • 안단;이문교;진진만;고두현;이상진;김성찬;채연식;박형무;신동훈;이진구
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제42권5호
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    • pp.55-60
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    • 2005
  • 본 논문에서는 cascode 하모닉 발생기를 이용하여 V-band MIMIC (Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) quadruple subharmonic 믹서를 설계 및 제작하였다. 고변환 이득 특성을 위하여 cascode 하모닉 발생기를 제안하였다. 제안된 cascode 하모닉 발생기는 기존의 multiplier 구조의 비해 평균 2.9 dB 및 최대 4 dB의 높은 4차 하모닉 출력 특성을 나타내었다. 제작된 V-band subharmonic 믹서의 측정결과 14.5 GHz LO 신호를 13 dBm의 크기로 입력하였을 때 3_4 dB의 높은 변환이득 특성을 얻었다. 또한 -53.6 dB의 LO-to-IF, -46.2 dB의 우수한 LO-to-RF 격리 특성을 나타내었다. 제작된 밀리미터파 subharmonic 믹서는 기존에 발표된 밀리미터파 대역의 subharmonic 믹서에 비해 우수한 변환이득 특성을 나타내었다.

94 GHz 대역의 높은 격리 특성의 MIMIC single balanced cascode 믹서 (MIMIC 94 GHz high isolation single balanced cascode mixer)

  • 이상진;안단;이문교;문성운;방석호;백태종;권혁자;전병철;윤진섭;이진구
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제44권9호
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    • pp.25-33
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    • 2007
  • 본 논문에서는 높은 격리특성과 광대역 특성을 갖고 IF 발룬을 필요로 하지 않는 94 GHz MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) single balanced cascode 믹서를 설계 및 제작하였다. 또한 믹서의 높은 격리특성과 광대역 특성을 위한 94 GHz 대역의 3 dB tandem 커플러를 설계 및 제작하였다. MIMIC single balanced cascode 믹서는 $0.1{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT(High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 설계 및 제작되었다. 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도 665 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(Gm)는 691 mS/mm를 얻었으며, RF 특성으로 $f_T$는 189 GHz, $f_{max}$는 334 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 94 GHz MIMIC 믹서의 개발을 위해 MHEMT의 비선형 모델과 CPW 라이브러리를 구축하였으며, 이를 이용하여 MIMIC 믹서를 설계하였다. 설계된 믹서는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용해 제작되었다. 94 GHz MIMIC single balanced cascode 믹서의 측정결과 변환손실 특성은 LO 신호의 크기가 10.9 dBm 일 때 94 GHz에서 9.8 dB의 양호한 특성을 나타내었다. 제작된 믹서의 LO-RF 격리도는 94 GHz에서 29.5 dB 그리고 100 GHz에서 39.5 dB의 측정 결과를 얻었다. 또한 제작된 믹서는 외부의 IF 발룬을 필요하지 않아 소형화가 가능하다. 본 논문에서 설계 및 제작된 94 GHz MIMIC single balanced cascode믹서는 기존의 balanced 믹서와 비교하여 높은 격리 특성을 나타내었다.

바디 구동 차동 입력단과 Self-cascode 구조를 이용한 0.5 V 2단 연산증폭기 설계 및 제작 (Design and Fabrication of 0.5 V Two Stage Operational Amplifier Using Body-driven Differential Input Stage and Self-cascode Structure)

  • 김정민;이대환;백기주;나기열;김영석
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제26권4호
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    • pp.278-283
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    • 2013
  • This paper presents a design and fabrication of 0.5 V two stage operational amplifier. The proposed operational amplifier utilizes body-driven differential input stage and self-cascode current mirror structure. Cadence Virtuoso is used for layout and the layout data is verified by LVS through Mentor Calibre. The proposed two stage operational amplifier is fabricated using $0.13{\mu}m$ CMOS process and operation at 0.5 V is confirmed. Measured low frequency small signal gain of operational amplifier is 50 dB, power consumption is $29{\mu}W$ and chip area is $75{\mu}m{\times}90{\mu}m$.

고이득, 저잡음지수를 갖는 캐스코드 HBT-MMIC 증폭기 설계 (Design of Cascode HBT-MMIC Amplifier with High Cain and Low Noise Figure)

  • 이영철
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제9권3호
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    • pp.647-653
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    • 2005
  • 본 논문에서는 캐스코드 결합 HBT의 이미터와 베이스단에 인덕터를 설치하여 저잡음과 고이득 특성을 동시에 나타내는 MMIC-LNA 증폭기를 설계하였다. 제작된 MMIC 증폭단은 3mA, 2.7V의 바이어스 조건에서 이득은 3.7GHz에서 약 19dB, 잡음지수는 2.7dB를 보였으며, 35dBc의 이미지시호 제거 특성을 보였다. 저 잡음과 고 이득 특성을 갖는 캐스코드 MMIC 증폭단을 이용하여 마이크로파 수신기의 전단부의 설계가 가능함을 보였으며 이미지 제거 필터의 성능을 만족시키기 위하여 능동필터와 함께 설계할 경우 RF 수신 전단부의 완전한 MMIC 설계가 가능함을 알 수 있었다.

Cascode GaN HEMT를 적용한 위상 천이 dc-dc 컨버터의 구현 및 문제점 분석 (Implementation and Problem Analysis of Phase Shifted dc-dc Full Bridge Converter with GaN HEMT)

  • 주동명;김동식;이병국;김종수
    • 전력전자학회논문지
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    • 제20권6호
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    • pp.558-565
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    • 2015
  • Gallium nitride high-electron mobility transistor (GaN HEMT) is the strongest candidate for replacing Si MOSFET. Comparing the figure of merit (FOM) of GaN with the state-of-the-art super junction Si MOSFET, the FOM is much better because of the wide band gap characteristics and the heterojunction structure. Although GaN HEMT has many benefits for the power conversion system, the performance of the power conversion system with the GaN HEMT is sensitive because of its low threshold voltage ($V_{th}$) and even lower parasitic capacitance. This study examines the characteristics of a phase-shifted full-bridge dc-dc converter with cascode GaN HEMT. The problem of unoptimized dead time is analyzed on the basis of the output capacitance of GaN HEMT. In addition, the printed circuit board (PCB) layout consideration is analyzed to reduce the negative effects of parasitic inductance. A comparison of the experimental results is provided to validate the dead time and PCB layout analysis for a phase-shifted full-bridge dc-dc converter with cascode GaN HEMT.

선형 캐스코드 전류모드 적분기 (Linear cascode current-mode integrator)

  • 김병욱;김대익
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제8권10호
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    • pp.1477-1483
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    • 2013
  • 연속시간 전류모드 기저대역 채널선택 필터 설계를 위하여 전류이득과 단위이득 주파수를 개선시킨 저전압 선형 캐스코드 전류모드 적분기를 제안하였다. 제안된 전류모드 적분기는 CMOS 상보형 회로로 구성된 완전 차동 형태의 입 출력단으로 구성하였으며, 여기에 캐스코드 트랜지스터를 추가시킴으로써 바이어스 단을 구성하여 선형영역에서 동작시켜 저전압 구조에 적합하도록 설계하였다. 이 때 바이어스 전압을 선택적으로 제어하여 주파수 대역이 가변될 수 있도록 설계하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 설계한 선형 캐스코드 전류모드 적분기가 저전압 동작, 전류 이득 및 단위이득 주파수 등 모두 만족할 만한 특성을 가지고 있음을 확인하였다.

Near Zero IF를 갖는 2.4 GHz WLL 기지국용 하모닉 Cascode FET 혼합기 설계 및 제작 (Design and Implementation of a Near Zero IF Sub-harmonic Cascode FET Mixer for 2.4 GHz WLL Base-Station)

  • 이혁;정윤석;김정표;최재훈
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제14권5호
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    • pp.472-478
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    • 2003
  • 본 논문에서는 LO 신호의 2차 하모닉 성분을 이용하여 2개의 FET를 cascode 구조로 구성한 near zero If특성을 갖는 하모닉 혼합기를 설계,제작하였다. 호모다인 방식에서 사용되는 혼합기는 DC offset이 가장 심각한 문제이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 단자간 분리도를 좋게 하고 near zero IF를 사용하여 혼합기를 설계하였다. 본 논문에서 구현된 혼합기는 간결한 구조에 비해 LO-RF 단자간 분리도가 우수하다. 설계된 혼합기에서 RF 입력 전력 -30 dBm, LO 입력 전력 6 dBm에 대해, 변환이득은 6.7 dB, 잡음지수는 8.4 dB, LO-RF 단자간 분리도는 31.5 dB, IIP3는 -1.9 dBm, IIP2는 -2.8 dBm이다.