低噪声放大器芯片测试的解决方案
一种高增益低噪声低功率跨阻放大器的设计与实现
第３２卷 第３期２００９年６月电子器件ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌＯｆＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓＶｏｌ．３２ Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２００９ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａＨｉｇｈＧａｉｎＬｏｗＮｏｉｓｅａｎｄＬｏｗＰｏｗｅｒＴｒａｎｓ－ＩｍｐｅｄａｎｃｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ倡ＴＡＮＧＬｉｔｉａｎ，ＺＨＡＮＧＨａｉｙｉｎｇ倡，ＨＵＡＮＧＱｉｎｇｈｕａ，ＬＩＸｉａｏ，ＹＩＮＪｕｎｊｉａｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｈｉｇｈｇａｉｎ，ｌｏｗｎｏｉｓｅａｎｄｌｏｗｐｏｗｅｒｔｒａｎｓ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｕｓｉｎｇＴＳＭＣ０．１８μｍＣＭＯＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｉｍｉｎｇａｔｓｏｍｅｐｒａｃｔｉｃｅｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｈａｖｉｎｇａｈｉｇｈｐａｒａｓｉｔｉｃｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｏｆ３ｐＦ，ＲＧＣｉｎｐｕｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｏｕｔｆｅｅｄｂａｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｇｏｏｄｔｒａｄｅｏｆｆｂｅｔｗｅｅｎｇａｉｎ，ｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ｎｏｉｓｅ，ｄｙｎａｍｉｃｒａｎｇｅａｎｄｌｏｗｅｒｐｏｗｅｒｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｅｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅ：ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ－ｅｎｄｔｒａｎｓ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅｇａｉｎｉｓ７８ｄＢ・Ω，ｔｈｅ－３ｄＢｂａｎｄ－ｗｉｄｔｈｉｓｂｅｙｏｎｄ３００ＭＨｚ，ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｎｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｎｏｉｓｅｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙａｔ１００ＭＨｚｉｓ６．３ｐＡ／Ｈｚ，ａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｉｓｏｎｌｙ１４．４ｍＷ．Ｔｈｅｄｉｅｓｉｚｅ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｌｌｔｈｅＰＡＤｓ）ｉｓａｓｓｍａｌｌａｓ５００μｍ×４６０μｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｒｅｇｕｌａｔｅｄｃａｓｃｏｄｅ（ＲＧＣ）；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｎｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｎｏｉｓｅｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙ；０．１８μｍＣＭＯＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥＥＡＣＣ：２５７０Ｄ；１２２０；５２３０一种高增益低噪声低功耗跨阻放大器设计与实现倡唐立田，张海英倡，黄清华，李 潇，尹军舰（中国科学院微电子研究所微波器件与电路研究室，北京１０００２９）收稿日期：２００９－０２－２０基金项目：国家自然科学基金资助（６０２７６０２１）；国家重点基础研究发展规划项目资助（Ｇ２００２ＣＢ３１１９０１）作者简介：唐立田（１９８３－），男，目前为中国科学院微电子研究所硕士研究生，主要研究方向为模拟与射频集成电路设计，ｔａｎｇ２００３８３１＠１６３．ｃｏｍ；张海英，女，研究员，中科院微电子所微波器件与集成电路实验室副主任，ｚｈａｎｇｈａｉｙｉｎｇ＠ｉｍｅ．ａｃ．ｃｎ摘 要：采用ＴＳＭＣ０．１８μｍＣＭＯＳ工艺设计并实现了一种高增益、低噪声和低功耗跨阻放大器。
低噪声放大器设计与优化
效率优化技术
功耗优化
根据低噪声放大器的性能需求，合理选择工作电 压和工作电流，降低功耗，提高能源利用效率。
偏置电路优化
设计高效稳定的偏置电路，为低噪声放大器提供 稳定的静态工作点，减小失真和功耗。
拓扑结构优化
采用合适的电路拓扑结构，如共栅、共源等结构 ，提高低噪声放大器的效率。
可靠性优化技术
元器件筛选与降额设计
噪声抑制的需求
在复杂电磁环境中，低噪声放大器的 性能直接关系到接收信号的质量，因 此对低噪声放大器的设计和优化具有 重要意义。
研究目的和意义
提高接收灵敏度
促进技术创新
通过对低噪声放大器的优化设计，可 以显著提高接收机的灵敏度，从而扩 大通信系统的覆盖范围和传输速率。
对低噪声放大器的研究有助于推动相 关领域的技术创新和进步，促进无线 通信技术的持续发展。
低噪声放大器设计与优 化
作者：XXX
20XX-XX-XX
CONTENTS 目录
• 引言 • 低噪声放大器的基本原理 • 低噪声放大器的设计方法 • 低噪声放大器的优化技术 • 实验与测试 • 结论与展望
CHAPTER 01
引言
背景介绍
无线通信系统的发展
随着无线通信技术的快速发展，低噪 声放大器在接收机前端扮演着至关重 要的作用，对整个通信系统的性能产 生重要影响。
放大器的性能指标包括增益、 带宽、噪声系数、线性范围等 。
低噪声放大器的特性
低噪声放大器是一种特殊的放大器，其噪声系数较低，能够提供更好的信号质量。
低噪声放大器通常用于接收机前端，以减小接收信号中的噪声干扰，提高信号的信 噪比。
低噪声放大器的增益较高，能够提供足够的信号幅度，同时保持较低的噪声系数。
低频低噪声高增益放大器
低频低噪声高增益放大器——设计与报告总结2022年7月15日目录：一．方案设计与论证A.题目要求和指标分析B.信号源部分C.前级放大部分D.滤波器部分E.压控放大模块F.功率放大模块G.负反响放大模块二．电路设计A.整体电路设计B.信号源部分C.前级放大部分D.滤波器部分E.压控放大部分F.功率放大部分G.负反响部分三．测试方法与测试结果a.仿真部分b.实测部分本次设计是以vca810，op07，tda2030，msp430为核心器件的低频低噪声放大器。
带宽为3kHz~5kHz,电压放大系数可达200~2000倍，能保证波形不失真，噪声系数小，性能良好。
信号由自制正弦波振荡器产生，经过前级放大，再经vca810进展压控放大，而后经过3阶有源切比雪夫带通滤波器，最后经过tda2030为核心的功率放大器，输出给负载。
而由Msp430单片机进展AD采样和DA输出，实现负反响。
设计方案具有放大倍数高，预置步长小，低噪声，数字显示精度高等特点，到达了设计要求，实在可行。
一．方案论证1.题目要求和指标分析根据题目要求，设计方案应该实现电压放大，预置步进，数字显示，并且信号的通频带要在3kHz~5kHz,低噪声。
综合各项设计指标，将该系统设计为以下模块：信号发生模块，前级放大模块，步进放大模块，滤波器模块，功率放大模块，反响模块；详细设计框图如下：2. 信号源部分方案1：以为LM358为核心的正弦波振荡器，优点是元器件少，本钱低，稳定性好，失真度小，幅度频率可调，常用于音频电路。
方案2：采用555芯片设计，由555定时器所构成的多谐振荡器产生方波，方波经过积分电路产生三角波，三角波再经过差分放大电路的非线性转换产生正弦波。
设计过程较繁琐。
方案3：采用ICL8038芯片设计，该芯片是专用的函数发生芯片，波形原理上和555类似，集成度高，可以很好的实现波形的产生，且稳定度高，失真低，但本钱较高。
充分考虑本钱，设计难易，以及设计要求等指标，选择方案1；3. 前级放大部分方案1：利用低噪声运放OP37搭建的同相放大器，元件少，放大效果明显，原理简单，是目前最为常见的放大模块。
微波限幅低噪声放大器研究进展
微波限幅低噪声放大器研究进展摘要：最近几年，毫米波通信技术在生活中的各个领域发展都很迅速。
在无线通信毫米波发射机中低噪声放大器具有非常重要的地位。
为保护低噪声放大器研究者会在放大器前端添加限幅器模块。
论文介绍了限幅低噪声放大器的工作原理和国内外研究进展。
关键字：限幅；低噪声；放大器1前言近年来，半导体工艺技术和高速无线通信技术的快速发展促进了毫米波技术日趋成熟，毫米波通信技术在生活中的各个领域大展拳脚。
毫米波在很多领域都有所应用且前景广阔。
GaAs工艺在性能方面比CMOS要高，所以现下主流的收发机都是采用GaAs工艺。
6GHz以下频率因为无线通信技术已经占用很多频谱资源，所以现在能继续开发的频谱资源已经很少了，在频谱资源如此拥挤的今天，各个频段之间的干扰也越来越严重。
现今人们要求传输速度越来越快，倒逼无线通信技术向频率更高的毫米波频段发展。
毫米波波长在1-10mm之间，与之对应的频段范围是30-300GHz，毫米波依靠波长短，穿透力强等特点在医学检测，汽车自动驾驶等领域得到广泛应用。
2限幅低噪声放大器的工作原理和研究进展放大器作为毫米波收发系统的重要组成部分，可以实现信号放大。
在放大器分类中，低噪声放大器（LNA）是所有种类中用途较广的一种。
在设计LNA时需要考量的指标有很多，这些指标中最重要的是噪声和线性度，噪声和线性度可以直接反映整个电路系统的灵敏度和动态范围。
信噪比过高也会大幅度降低带宽，在这样拥挤的带宽环境下，降低信噪比就显得尤为重要。
信噪比又由系统噪声直接控制，这个指标也是由低噪声放大器所决定。
另外，当输入功率较大时，低噪声放大器中的有源器件耐功率普遍较低，有些高功率雷达的收发系统共用一个天线，这个天线兼备发射与接收功能。
但是发射机的功率往往很高，通常在几千瓦到几万瓦之间，发射机与接收机的频段又非常接近，接收机就会耦合到一些发射机发射的大功率信号，即使这部分信号只占发射机整体信号很小一部分，但是对接收机也是致命的。
X波段单片低噪声放大器芯片
X波段单片低噪声放大器芯片①彭龙新1,23,周正林2,蒋幼泉2,林金庭2,魏同立1(1.东南大学微电子中心,江苏南京210096;2.南京电子器件研究所,江苏南京210016)摘要:报道了X波段0.5μm G aAs PHE MT全单片低噪声放大器芯片。
该放大器芯片由四级级联放大电路构成。
芯片面积为2.43×1.85mm2。
该放大器芯片在通带内测试结果为:在工作条件V D=5V(I D≤100mA)下,增益>26dB,噪声系数≤2.2dB,输入、输出电压驻波比<1.6∶1,平坦度≤±1dB,1dB压缩功率≥15dB・m,相位一致性≤±3°,幅度一致性≤±0.5dB。
芯片尺寸为2.43mm×1.85mm。
关键词:微波单片集成电路;赝配高电子迁移率晶体管;低噪声放大器中图分类号:T N722.3 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2004)03-0484-03 随着M MIC技术的日趋成熟,M MIC元件体积小、重量轻、可靠性好、一致性好、成本低等优势得到了充分的发挥。
这为相控阵雷达的小型化、实用化提供了保证。
本文报道的X波单片段低噪声放大器,其噪声系数小,增益高,输入输出电压驻波好,相位线性度好,幅相一致性好,成品率高,可批量生产,其性能指标完全满足相控阵雷达T/R 组件的要求。
1 电路设计及单片工艺该单片低噪声放大器的电路设计中采取了集总和分布参数电路混合匹配。
为了实现大于26dB 的增益,该单片采用了四级级联放大电路。
第一级电路主要解决噪声系数,功率增益和输入驻波比。
第二级电路主要解决功率增益匹配同时兼顾噪声系数。
三、四级电路主要解决功率增益匹配和输出驻波比。
为了使用方便,每一级都采用自偏电路设计。
该放大器输入输出端通过电容隔直,可靠性高。
电路原理图见图1。
在PHE MT源端增加电感引入串联反馈,这样,放大器获得低噪声系数的同时也有良好的电压驻波比。
低噪声放大器 测试方法
低噪声放大器测试方法1.引言1.1 概述低噪声放大器是一种在电子设备中广泛应用的重要组件，其主要功能是放大输入信号并保持较低的信号噪声水平。
在很多应用领域中，特别是在通信系统、雷达系统和传感器等领域中，低噪声放大器的性能对整个系统的工作稳定性和灵敏度起着至关重要的作用。
低噪声放大器的设计目标是在尽可能放大输入信号的同时，尽量减少额外的噪声引入。
这就要求设计人员在选择合适的材料、电路拓扑和组件参数时，综合考虑放大器的增益和噪声性能。
为了确保低噪声放大器的工作稳定性和可靠性，需要对其进行严格的测试和评估。
本文将介绍低噪声放大器测试的方法。
首先，我们将详细讨论测试方法的选择标准，包括测试设备的选择、测试环境的搭建以及测试参数的设置等。
然后，我们将介绍常用的低噪声放大器测试方法，包括噪声系数测试、增益测试和输入输出阻抗测试等。
针对每种测试方法，我们将详细介绍其原理、测试步骤以及数据分析方法。
通过本文的学习，读者将能够全面了解低噪声放大器测试的方法和技巧，能够准确评估和验证低噪声放大器的性能。
同时，本文还将提供一些实用的测试经验和建议，帮助读者在实际应用中更好地设计和应用低噪声放大器。
综上所述，本文旨在为读者提供关于低噪声放大器测试方法的详细介绍，帮助读者掌握低噪声放大器测试的技巧，提高低噪声放大器的设计和应用水平。
1.2 文章结构文章结构的设计是为了让读者能够清晰地了解整篇文章的组织和内容安排。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分（1.1）首先会对低噪声放大器进行概述，介绍该技术的基本概念和应用领域。
接下来，会简要介绍文章的结构，包括每个部分的内容和组织方式。
最后，会明确本文的目的，即介绍低噪声放大器的测试方法。
引言部分的目的是引起读者的兴趣，提供一个整体的框架，帮助读者了解本文的主要内容。
正文部分（2.1和2.2）是本文的重点，将详细介绍低噪声放大器的定义、重要性和基本原理。
在2.1部分，会详细解释低噪声放大器的概念，并探讨其在实际应用中的重要性和优势。
微弱信号检测的超低噪音宽带放大器设计
产能经济微弱信号检测的超低噪音宽带放大器设计秦正波 任羊弟 王 辉 安徽师范大学物理与电子信息学院摘要：本文简要报道了微型超低噪音宽带快电荷灵敏前置放大器。
该放大器主要采用高增益宽带低噪音电压反馈型集成运放芯片OPA847，其低电压输入噪音低至0.85nV/Hz1/2, 带宽高至3.9GHz。
整个成本低至数百元，是同类型产品的1/10或更少，该前置放大器具有电路结构简单、紧凑，超高速，极低噪音，超高稳定性等优点。
经实验测试，该放大器能有效进行微弱信号的放大和噪音的抑制，可广泛应用于普通物理实验的光电探测的前置放大，科研上也具有较可观的应用前景。
关键词：微弱信号检测；前置放大器；超低噪音中图分类号：TN722 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2017)007-0339-02The design of an ultra-low-noise wideband amplifier for the weak signal measurementQIN Zheng-bo，REN Yang-di，WANG Hui(Department of Physics, Anhui Normal University, Wuhu 241000, Anhui, China)Abstract: A miniature, ultra-low-noise, and high-sensitivity preamplifier has been introduced in brief in this paper. The design is adopted which mainly combines a high-gain bandwidth, low-noise, voltage-feedback operational amplifier OPA847. The input voltage noise density reaches to as low as 0.85nV/Hz1/2 and bandwidth gets up to 3.9 GHz. The device costs only several hundred yuan, which is less than one tenth of cost for similar products. The preamplifier has the advantage of simple, compact, super-high speed, ultra-low noise and super-high stability et al. The amplifier has the function of the gain of weak signal and suppression of noise after testing. It is applied to the amplification of photoelectric detection and has the application foreground for scientific research.Key words: weak signal detection; pre-amplifier; ultra-low-noise引言在大学物理实验中的光电测量，光信息传输实验中的微弱信号检测或者飞行时间质谱实验中的质谱检测，无论光谱测量中使用的光电倍增管[1]，还是质谱实验中使用的微通道板[2-3]，最终输出的都是脉冲电子流，尤其是电子流具有瞬态性和高速性(10-9秒)，而普通的低带宽的放大器无法有效的进行高速电子脉冲信号的放大，并且会造成时间积分上的拉宽，造成信号损失乃至丢失，最终可能不为采集装置所采集，因此从检测器上所获得的微弱信号，需要经过前置放大器进行预放大才可以被瞬态采集卡或者示波器进行信号采集及数据处理。
2～18 GHz超宽带低噪声放大器芯片研制
2～18 GHz超宽带低噪声放大器芯片研制文晓敏;李斌【摘要】低噪声放大器在射电天文望远镜接收机中是一个重要的前端组件,其性能对接收机的灵敏度和噪声有至关重要的影响。
采用OMMIC公司70 nm GaAs mHEMT工艺研究和设计了一款工作频率为2~18 GHz的超宽带单片微波集成低噪声放大器芯片,芯片面积为2 mm×1 mm。
放大器电路采用三级级联放大、双电源供电拓扑结构,常温在片测试结果显示,全频带增益大于28 dB,噪声温度平均值为93 K,直流功耗150 mW,无条件稳定。
该放大器芯片覆盖了射电天文S,C,X,Ku 4个传统观测波段,适用于厘米波段超宽带接收前端和毫米波段超宽带中频放大模块。
【期刊名称】《天文研究与技术－国家天文台台刊》【年(卷),期】2019(16)3【总页数】7页(P278-284)【关键词】低噪声放大器;GaAs;mHEMT;超宽带;单片微波集成电路【作者】文晓敏;李斌【作者单位】中国科学院上海天文台,上海200030;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】TN722.3作为射电天文望远镜接收机前端的核心器件，低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)不仅要将天线接收到的来自外太空的微弱信号进行低噪声放大，还要求具有较高的增益抑制后级链路的噪声，保持接收系统的灵敏度。
单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuits, MMIC)形式的低噪声放大器芯片是实现超宽带、低噪声、高增益器件的重要途径。
变组分高电子迁移率晶体管(Metamorphic High-eletron-mobility Transistor, mHEMT) 具有高频、高功率及噪声性能好的优点，广泛应用于雷达、遥感、辐射测量等领域[1]。
本文设计单片微波集成电路低噪声放大器芯片所用的OMMIC D007IH mHEMT工艺，拥有70 nm栅长和高掺铟沟道，在组分缓变的缓冲层上生长高铟浓度的外延活跃层，从而实现与砷化镓(GaAs)衬底的平稳过渡，因而使其具有极低的噪声和超高频特性[2]。
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低噪声放大器芯片测试的解决方案
【摘要】本文介绍了一种基于电科思仪的矢量网络分析仪和噪声系数分析仪对低噪声放大器芯片测试的解决方案。
关键词：低噪声放大器；芯片测试。
1.
引言
随着科学技术的发展，硬件电路的高集成对微波芯片测量解决方案提出了更高的要求。
晶圆上测试设备广泛应用于低噪放芯片的设计、生产、检查和应用。
本文介绍了Ceyear 3986系列噪声系数分析仪（NFA）和Ceyear 3672系列矢量网络分析仪（VNA）的芯片测试解决方案，以实现对低噪放的驻波，插损，噪声系数和增益的测量。
1.
大功率测试方案
1.
测量轨迹。
开机预热机器，分别给VNA和NFA设置测试频率，扫描点数，S
21
2.
NFA连接噪声源进行校准；VNA进行SOLT校准。
3.
VNA的稳幅稳相电缆连接探针，在探针台上用晶圆校准套件做直通校准。
图1 芯片直通校准1.
NFA校准后，因为连接了探针，所以在噪声源和被测件之间（称被测件前），以及被测件和NFA之间（称被测件后）存在损耗，因此测量过程之间必须进行损
，耗补偿，以消除损耗的影响。
这时就需要用到VNA去测量电缆和探针组合的S
21
然后使用标准二分法：-| S21 | / 2，计算出补偿损耗值，这就需要一对稳幅稳相电缆和芯片探针的一致性较好。
图2 NFA连接测试示意图
图3 噪声系数和增益的实测结果
图4 放大器芯片的噪声系数指标值和实测值对比
图5 放大器芯片的增益指标值和实测值对比1.
结论
此解决方案适用于，生产线测试和低噪声放大器芯片的验证。
测量结果可靠。