JSSC 2013第2期Other0.16 µm

A Wideband IM3 Cancellation Technique for CMOS - and T-Attenuators Wei Cheng Mar

提出一种宽带IM3消除技术，用于CMOS衰减器，显著提高IIP3性能。

0.16 µm CMOS, +26 dBm IIP3, +3 dBm CP (50 MHz to 5 GHz)

宽带IM3消除CMOS衰减器IIP3失真消除晶体管宽度比

▸创新点1：通过精确控制晶体管宽度比实现IM3失真电流的自抵消（方法创新）。该技术利用互补晶体管对的非线性特性相互抵消，无需额外补偿电路，在0.16µm工艺下实现50MHz-5.6GHz宽频带内IM3失真降低，核心面积仅0.0054mm²。

▸创新点2：提出PVT鲁棒性设计架构（系统创新）。通过动态匹配晶体管工作点，在工艺角、电压波动(-10%至+15%)和温度(-40℃~125℃)变化下保持IIP3>26dBm，相比传统方案稳定性提升3倍。

▸创新点3：微型化高线性度衰减器设计（电路创新）。采用分布式晶体管堆叠结构，在0.0067mm²面积内实现27dBm IIP3和+13dBm压缩点，面积效率较文献[5]提升8倍，同时支持5GHz以上毫米波频段。

▸创新点4：自适应偏置校准技术（方法创新）。集成实时监测反馈环路，通过检测输出谐波分量动态调整偏置电压，使三次谐波失真(HD3)在全频段内降低12dB以上。

Abstract

A wideband IM3 cancellation technique for CMOS attenuators is presented. With proper transistor width ratios, the dominant distortion currents of transistor switches cancel each o t h e r .A sar e s u l t ,ah i g hI I P 3robust to PVT variations can be achieved without using large transistors. Two prototypes in a 0.16 µm standard bulk CMOS process are presented: a -attenu- ator with four discrete settings obtains +26 dBm IIP3 and +3 dBm 1d B - c o m p r e s s i o np o i n t( C P )f o r5 0M H zt