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JSSC 2021第11期mm-Wave65nm

Design of High-Gain Sub-THz Regenerative Amplifiers Based on Double- Gmax Gain Bo

提出双Gmax核心设计,实现亚太赫兹高增益放大器,增益提升显著。
65nm CMOS, 247/272GHz, 18/15dB增益, 4.44%/2.37% PAE, 21.5mW功耗
亚太赫兹高增益放大器双Gmax核心CMOS再生性设计
创新点1:双Gmax核心设计(方法创新) - 通过引入第二个线性、无损且互易的网络,构建双Gmax核心,显著提升每级增益,同时保持无条件稳定性,实现了在65nm CMOS工艺下247GHz和272GHz放大器的9dB和7.5dB每级增益。
创新点2:再生性增益提升(电路创新) - 利用再生性放大原理,双Gmax核心在相同级联晶体管数量下,比传统Gmax核心提供更高的增益,两阶段放大器分别达到18dB和15dB的峰值增益。
创新点3:无条件稳定性保证(系统创新) - 通过双Gmax核心设计,确保放大器在高增益工作条件下的无条件稳定性,解决了高频放大器设计中常见的稳定性问题,同时功耗仅为21.5mW。
创新点4:高效率性能(性能创新) - 在实现高增益的同时,双Gmax核心放大器展示了优异的功率附加效率(PAE),分别达到4.44%和2.37%,为sub-THz频段的低功耗高增益放大器设计提供了新思路。
Abstract
This article reports the concept of a double maxi- mum achievable gain (double- Gmax) core for the implementation of sub-terahertz high-gain amplifier design. The double- Gmax core is a Gmax core that adopts another linear, lossless, and reciprocal network that satisfies the Gmax condition onto an even number of cascaded transistor-level Gmax cores. It is shown that the double- Gmax core, due to its regenerative nature, can achieve much higher gain per stage than that of the same number of cascade