Geri besleme uygulanmış bir transistörün düşük gürültülü kuvvetlendirici uygulamaları için performans karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, geri beslemenin LNA performansı üzerine etkisi tamamen analitik bir çalışma ile ortaya konulmuştur. Bu çalışma, iki temel aşamaya dayanmaktadır. İlk aşamada; seri endüktif veya paralel kapasitif geri besleme uygulanmış transistör aktif iki kapılı olarak karakterize edilmiştir. Bu iki kapılının [z] ve gürültü parametreleri, transistörün ve geri beslemenin [z] ve gürültü parametreleri yardımıyla oluşturulmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında; gerçeklenebilir ve gerçeklenemez {Freq ≥ Fmin, Vin ≥ 1, Vout ≥ 1, GTmin ≤ GT ≤ GTmax} performans dörtlüsü, geri besleme parametreleri ve sonlandırma empedansları (ZS, ZL) seçilen çalışma noktasında (VDS, IDS), transistörün koşullu kararlı veya koşulsuz kararlı olmasına göre elde edilmiştir. Bu amaçla, düşük gürültü bir transistör için giriş kapısı uyumsuzluğu (Vin) ile maksimum kazanç (GTmax) arasındaki değişimleri gösteren tasarım tabloları istenilen gürültü değeri için geri beslemeye bağlı olarak oluşturulur. İstenilen gürültü değerine göre Vin ̶ GTmax arasında oluşturulan tasarım tabloları kullanılarak, hangi frekans bölgesinde hangi geri besleme değerinin kullanılabileceği ve (Vin, Vout) ikilisi arasında geliştirilebilir bir optimizasyon değeri elde edilir. Daha sonra (Vin, Vout) arasında en iyi optimizasyon ilk aşamada elde edilen kaynak empedans değeri (Zs) ön tanımlı olarak kullanılarak, yük empedans değerinin (ZL) parametre olarak değiştirilmesiyle elde edilir. Son olarak, Freq(f) ≥ Fmin(f) şartını sağlayan, optimum (Vin, Vout) uyumsuzluk çifti ile kazanç GT değerini sağlayan, seri endüktif veya paralel kapasitif geri beslemeli transistörünün LNA uygulamaları için, farklı çalışma bantlarındaki performans karakterizasyonları tüm bant genişliğine dağıtılmış olarak sunulur.Sonuç olarak; bu detaylı çalışma, tasarımcılara tek bir seri endüktif veya paralel kapasitif eleman kullanılmasıyla, transistörün çalışma bant genişliğinin tamamının kullanılması, istenilen gürültü şartını ve kapı uyumsuzluklarını sağlayan performans karakterizasyonunun çıkartılması olanağını sağlamaktadır.

In this work, influence of the feedback on the performance of a LNA transistor is considered fully analytically. There are two main stages of this work. First stage, transistor with series inductive feedback application or parallel capacitive feedback application is formed as two-port with the [z] and noise parameters in terms of transistor's and feedback's networks parameters. In the next stage, performance characterization is performed to determine the compatible/ incompatible (Freq ≥ Fmin, Vin ≥ 1, Vout ≥ 1, GTmin ≤ GT ≤ GTmax) quadrates with their (Source ZS, Load ZL) impedances and feedback network's parameters through the frequency band for unconditionally/conditionally stability cases at the (VDS, IDS).The Input Voltage Standing Wave Ration Vin – Maximum Gain GTmax variations are constituted for a LNA depending on the noise figure Freq(f) ≥ Fmin(f) through the frequency band belong to feedback. Vin–GTmax variations result as design chart provides which feedback can be used wherein frequency bandwidth with the optimization between Vin and Vout. Then, optimum trade–off between Vin and Vout is conducted wih the help of ZL with the prespecifed ZS. Lastly, feedback application of LNA specified by Vin, Vout , GT and Freq(f) ≥ Fmin(f) is presented.In conclusion, this work enables a researcher to use through an transistor's frequency operation band with a only series inductive or parallel capacitive feedback for the amplifier design of Freq(f) ≥ Fmin(f).