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[석사 4학기] 11. Layout Posim 결과

Young Long — Mon, 6 Apr 2026 13:33:17 +0900

Layout은 다음과 같이 처음 설계를 하였다. ind를 처음 사용해 보는것이라 IND를 연결할 때 어떻게 해야할지 잘 몰랐다.

IND를 연결하는 방법은 아래의 그림처럼 OI로 IND를 연결하고 VIA Stack으로 OI -> M5로 연결하면 된다.

다음과 같이 연결할 때 VIA의 크기가 커지면(row 1 col 3) DRC 에러가 발생해서 여러개의 VIA를 깔아서 연결 라인을 여러개를 깔아야 할 것 같다.

위와 같이 Layout을 진행하고 Posim의 결과를 보았을 때 NF가 17dB가 나오는 것을 확인하였고 다른 시뮬은 더 이상 확인하지 않고 Layout 설계가 잘못되어서 NF가 크게 나왔다고 생각을 해서 수정을 하였다.

수정하는 과정에서 알게 된 것은 IND와 연결하는 mosfet or RES, CAP의 거리가 짧을수록 성능이 좋아진다. 그 이유는 생각을 해보았을 때 IND는 이미 큰 저항, 캡 성분을 가지고 있고 SIZE가 크기 때문에 거리가 멀어질 수록 METAL 라인이 길게 생기고 그렇게 되면 저항 성분이 커지기 때문에 성능이 안좋아졌다고 생각한다.

	Posim(수정전)	Posim(수정후)
NF	8.46dB	7.94dB
LNA GAIN	21.03dB	22dB
Conversion gain	12.84dB	13.6dB
Phase	165deg	180deg
S11 band	1.5Ghz	1.37Ghz

이런식으로 바뀐다음 Layout 내부에서 수정하여 우선은 어느정도 simulation의 값을 presim과 동일하게 가져가고 있다.

수정방향은 레아아웃을 통해 틀어진 주파수를 LC탱크로 다시 맞추고 틀어진 impedance matching과 내부의 layout parameter 소자들을 수정하면서 값을 맞추었다.

	Posim(수정전)	Posim(수정후)	수정 후
NF	8.46dB	7.94dB	6.36dB
LNA GAIN	21.03dB	22dB	21.03dB
Conversion gain	12.84dB	13.6dB	15.8dB
Phase	165deg	180deg	184deg
S11 band	1.5Ghz	1.37Ghz	1.2Ghz

그 다음은 Input Noise figure를 확인해서 NF, NFMIN이 최소화 되는 지점으로 주파수를 옮기고 그 다음 INPUT noise nV/sqrt(HZ)가 나오도록 하였다. 그래서 최종적으로

	Posim(수정전)	Posim(수정후)	수정 후	최종 수정
NF	8.46dB	7.94dB	6.36dB	5.36dB
LNA GAIN	21.03dB	22dB	21.03dB	22.13dB
Conversion gain	12.84dB	13.6dB	15.8dB	17.22dB
Phase	165deg	180deg	184deg	180deg
S11 band	1.5Ghz	1.37Ghz	1.2Ghz	1.37Ghz

	[1]	[2]	[3]	[4]	Work(presim)	Work(posim)
Freq(GHz)	1 - 5.5	0.1 - 3.85	2.4	2 - 10	2.4	2.4
Noise Figure(dB)	3.9(avg)	8.4 - 11.5	6	6.7 - 8.8	5.1	5.36
Conversion gain	17.5(power)	12.1(power)	21	17 - 20	19.7(power)	17.2(power)
P1dB(dBm)	-10.5	-12.83	N/A	N/A	-18	-16.02
IIP3(dBm)	0.84	N/A	N/A	-1	-5.2	-3.8
IIP2(dBm)	N/A	N/A	N/A	N/A	38	42.2
S11	<-8.8	<-10	<-10	N/A	<-10	<-10
Supply Voltage(V)	1.5	1.2	1.8	1.8	1.2	1.2
Power(mW)	34.5	9.8	1.62	7.2	14.4	13.6

이제 다음과 같은 성능으로 논문을 작성하려고 한다.

[석사 4학기] 10. Aux Mux추가 및 PDK공정 소자

Young Long — Wed, 18 Mar 2026 11:16:03 +0900

성능을 어떻게 더 좋게 만들 수 있을까 생각을 해보다가 논문들 가운데 AUX MUX를 사용하는 경우를 확인하였다.

해당 AMP의 기능은 CS stage의 소자 크기를 키우지 않고도 AMP의 gain이 CS stage의 gain이 합쳐져서 증폭되는 효과를 얻을 수 있다. 그리고 inv 사이에 저항을 통해서 셀프바이어싱을 하도록 하였다.

이를 통해서 얻은 결과는 amp가 없을 당시보다 더 좋아진것을 확인할 수 있었다. 엄청 큰 차이는 아니더라고 NF를 줄이는데 초점을 뒀기 때문에 추가하는 것을 결정했다.

최종 목표는 Post Simulation의 결과로 논문을 작성하는 것이기 때문에 이제 레이아웃 작업을 해야한다. 그렇기 위해서는 지금까지 썼던 IDEAL한 소자들을 모두 우리가 사용하고 있는 PDK 공정으로 바꿔야 한다.

바꿀 경우에 발생하는 문제는 많을 것으로 추정한다. 왜냐면 PDK 공정에서 주는 IND는 배선저항, 크기 모두 성능에 영향을 주고 ideal한 소자와 차이가 크기 때문에 다시 성능을 수정해야 할 경우가 발생한다.

PDK공정으로 작업할 경우 타켓하는 것은

NF: 6dB이하, Gain 15dB 이상 그리고 선형성을 모두 만족한다는 조건으로 수정을 나아가려고 한다.

그랬을 때 최종적으로 마무리한 설계의 성능은

NF: 5.72dB

Conversion Gain : 15.85dB

Phase : 183deg

S11 band : 715Mhz <-10dBp1dB : -15.16dBmIIP2 : 38dBmIIP3 : 1.43dBm

으로 최종적으로 설계를 수정하고 레이아웃을 마무리하고 Posim을 봐서 Posim기준으로 지금 성능을 다시 맞추는 것을 목표로 남은 설계를 진행하려고 한다.

레이아웃을 진행하려고 하다가 문제가 발생하였다!!!

발생한 문제는 mosfet_rf 소자의 레이아웃을 사용하면 LVS가 실행되지 않는 문제였다.

데이터가 없다는 뜻이되고 프로그램이 안되는 문제인가하고 다른 레이아웃 LVS를 하면 실행이 잘 된다....

아마 rf 소자의 LVS를 지원해주지 않는 PDK인것같다,,,,,

그리서 지난 학기에 MIXER를 설계할 때 처럼 rf 소자가 아닌 일반 mosfet으로 설계를 해야한다.

두 mosfet의 차이는 디테일한 기생캡의 유무이기 때문에 일반 mosfet을 사용하면 성능이 좀더 좋아질것이라고 판단하였고 2.4Ghz면 엄청 고주파는 아니기 때문에 일반 mosfet정도는 커버를 할 수 있을 것같다.

그래서 mosfet을 수정 후 성능을 확인하였을 때

성능은 예상했던대로 더 좋아졌지만 선형성은 이전보다 조금 안 좋아졌다.

이대로 레이아웃을 진행해서 포심과 비교를 해야한다!!!

[석사 4학기] 9. SciKit Optimization

Young Long — Thu, 26 Feb 2026 13:47:26 +0900

회로를 설계할 때 가장 오래걸리는 과정이 디테일한 성능을 맞추는데 있다.

mosfet의 W,L,finger Cap size, ind size에 따라 성능을 다르게 나오기 때문에 수식으로 계산한다고 해도 PDk에 따라 값이 달라지고 원하는 성능이 나오는데는 많은 시간이 걸릴 수 있다.

이를 해결하기 위해 여러가지 값들을 Sweep해서 시뮬레이션을 해서 맞는 값을 찾는 방법도 있지만 Optimization을 하여 회로의 최적화를 진행할 수도 있다.

먼저, 케이던스 시뮬레이션 툴에서 save OceanScript.ocn 파일을 저장할 수 있다.

그러면 터미널에 아래와 같은 .ocn 파일이 생긴다.

그럼 다음과 같이 시뮬레이션에서 선택한 analysis와 변수항목들이 들어가있다.

이 변수 항목은 ai_vars.ocn파일로 따로 저장한다.

그리고 oceonScript.ocn을 다음과 같이 수정을 해야한다. 수정을 할 때 원하는 시뮬레이션과 시뮬레이션 결과를 ocn 파일에 입력을 해야한다.

지금은 시뮬레이션을 통해 얻어내고자 하는것이 LNA output 각 node의 gain값과 그 차이, phase 차이, S11의 peak, Conversion gain을 얻어내고자 한다.

지금까지가 세팅단계이다. 이제는 python 코드로 이 ocn파일을 기반으로 최적화 시뮬레이션을 하는 과정이 필요하다.

변수 설정

각 항목 별 score 및 csv 파일 저장

해당 코드를 실행하면 터미널에서 케이던스에서 시뮬레이션이 도는 것 처럼 같이 돌게 되고 최종적으로 csv 파일에 저장이 되게 된다.

csv 파일에 지금처럼 변수 파라미터들이 나오고 최적화 범위에 있는 값들을 리스트업 해준다.

이를 통해 원하는 결과값을 찾을 수 있고 시뮬레이션 해본 결과 해당 파라미터들을 넣었을 때 실제 시뮬에이션으로 확인한 결과가 크게 다르지 않다는 점을 확인하였다.

이제는 PSS와 PAC, Pnoise도 같이 확인하려고 한다.

PAC에서 LNA OUT node의 AC gain을 확인하고 sideband 0에서 확인해야하기 때문에 위처럼 harmonic을 사용하고 Pnoise를 통해 NF를 확인해야 하기 때문에 getData를 사용했다.

이 선언들은 ocean_Script.pdf 파일에서 찾아서 진행하였다.

최종적으로 나온 값들중 nf를 필터로 거쳐 하나의 최적화 라인을 선택해서 직접 cadence에서 시뮬레이션을 진행하여 결과가 얼마나 차이가 있는지 확인하였다.

실제 시뮬레이션과 차이가 크지 않음을 확인하였다.

[석사 4학기] 8. Impedance matching Network

Young Long — Wed, 25 Feb 2026 15:15:43 +0900

이제는 Impedance matching을 해야한다.

1. LNA 설계할 때 매칭했던 network가 달려있기 때문에 우선 현 상태에서 임피던스 매칭 확인하기

PSS+PSP로 S-parameter를 확인한다.

현재 z 값이 72.10-j32로 임피던스 매칭을 수정하여 50+j0 근처로 옮겨야 한다.

2. 임피던스 매칭 수정

임피던스 매칭을 시작할 때는 매칭 network를 없애고 회로가 가지고 있는 임피던스를 먼저 확인한다. 그 후, 구글에 스미스차트 프로그램을 검색해서 나오는 상용 프로그램에서 어떤 회로를 사용해야하는지 간단하게 시뮬레이션을 실행한다.

degeneration Ind만 달았을 때 임피던스가 53.88-j5.98 이 나와서 이 임피던스를 50+j0로 옮기기 위해서 shunt ind, series cap을 달면 옮길 수 있다는 것을 프로그램을 통해 확인할 수 있고 이제 디테일한 값은 시뮬레이션을 통해 구해야 한다.

매칭은 이전에 했던 방법들로 진행을 하였고 현재 S11을 확인했을 때 2.4G가 peak -19dB가 찍히는 것을 확인하였다.

임피던스 매칭을 시킨 상태에서 NF, LNA gain, phase를 확인을 해보았다.

매칭 전과 비교를 하면

gain은 좋아졌지만 NF와 phase차이는 나빠지는 것을 확인하였다. 이유를 생각해보았을 때 임피던스 매칭을 시키면서 ind의 값이 추가되면서 phase차이가 생기게 되고 이 phase차이로 인해 NF가 나빠지지 않았을까 하는 생각이 든다.

이를 해결하기 위해서 우선, degeneration ind를 약간 수정하면서 임피던스 매칭과 nf를 모두 만족하는 타협점을 찾아야 할 것같다.

임피던스 매칭과 peaking ind를 수정하여 최종적으로 얻은 시뮬레이션 결과이다.

그림과 표에 나온 것 처럼 LNA+MIXER의 성능이 나왔다. 100%만족할 사항은 아니지만 다음 step을 위해서 우선 지금 성능이 나오는 것을 확인하고 다음으로 넘어가려고 한다.

Linearity는 다음과 같은 PSS 시뮬레이션으로 실행했다. 2차 하모닉, 3차 하모닉은 계산값인 주파수를 선택해서 진행했다.

다음으로는 Scikit optimization을 사용해서 해당 회로 최적화 과정을 진행하려고 한다.

추가적으로 대역폭이 너무 좁은 것 같아서 회로를 살짝 수정해 얻은 시뮬레이션 결과는 밑의 그림과 같다. NF면에서 0.1dB 상승했기 때문에 실직적으로 사용한다면 위의 결과를 사용할 것 같다.

1차적으로 만족할만한 성능이 나왔다.

그럼 이제 추가적으로 성능을 더 끌어올리는데 집중할 수 있다.

주요하게 생각하는 성능은
1. Noise Figure

2. Conversion Gain

3. p1db, IIP2 이다.

물론 모두 중요한 성능이지만 우선순위를 다음과 같이 두고 진행하려고 한다. NF는 마음같아서는 4dB이하로 낮추고 싶다.

[석사 4학기] 7. LNA+MIXER 시뮬레이션 결과 및 문제점

Young Long — Tue, 24 Feb 2026 17:01:30 +0900

이전에 설계했던 LNA와 mixer를 합쳐야한다.

합치고 나서 확인해볼 사항이

1. Conversion Gain

2. PAC LNA output node Gain & phase

3. MIXER noise figure

4. LO-RF Isolation

우선 이렇게 4개를 확인해서 결과가 어떻게 나오는지 확인하고 문제가 생기면 문제점을 파악하고 수정하는 방향으로 나아가려고 한다.

1. Conversion Gain은 PSS로 주기신호를 확인하고 Voltage db20을 확인해서 구한다.

2. PAC LNA는 PSS+PAC로 시뮬레이션을 돌리고 LNA output +,-를 gain과 phase를 확인해서 gain 이 충분히 큰지, 위상차이가 180인지 확인한다.

3. PSS+Pnoise를 확인해서 mixer의 NF를 확인한다.

4. PSS로 LO 신호와 RF신호, RF신호가 mixer로 넘어가는 node를 확인해서 LO신호의 db 차이를 확인해서 LO신호가 RF신호로 얼마나 넘어가는지 확인한다.

1. Conversion Gain은 약 18dB정도 나왔고 Mixer의 gain은 충분히 나온것으로 확인하였다. 하지만,,,,

2. PAC gain은 각 노드가 8.62dB, 7.59dB 밖에 나오지 않는다 Phase는 185정도로 나왔지만 gain이 너무너무 작게 나와 해당 gain이 mixer noise를 막아줄만큼 크지않다.

3. 그렇기에 NF가 9.95dB로 크게 나온것으로 생각하고 있다.

4. 또한 Isolation은 약 132dB가 나왔지만 Gain자체가 작기 떄문에 rf 신호가 증폭이 제대로 되지 않고 이로 인해 LO신호가 RF신호 쪽으로 넘어오는 문제라고 생각한다.

문제점!!

LNA의 Gain자체가 너무 낮아서 제대로 증폭이 되지않고 Noise를 제대로 줄여주지 못하고 있음. 이를 해결하기 위해 LNA자체의 Gain을 높여야 한다.

방법 1. Gain은 직접적으로 mosfet gm과 관련이 있기 때문에 전류량을 증가하거나 W를 조절하여 gm을 높인다. 다만 이 부분은 선형성을 떨어트릴 수 있기 때문에 gm, gm', gm''을 같이 확인하면서 진행해야 한다.

방법 2. LC 공진탱크의 ind의 크기를 키워서 gain을 끌어올린다.

Av = gm x Z(load) 이고 이때 Zload가 공진탱크에서 만들어진 임피던스이다. load impedance는 L에 비례, C에 반비례한다. 하지만 공진 주파수의 공식에 따라 ind가 커지면 c를 낮춰서 주파수를 맞춰주어야 하고 Q값도 함께 보면서 narrow band가 심해지지 않게 해야한다.

우선적으로는 전류량 보다는 방법 2를 사용하여 gain을 끌어올리려고 한다.

9.526n와 1.455p를 사용하려고 한다. sweep해서 ac gain을 얻은 결과이고 CS, CG단의 width도 함께 조절하여

양 쪽 노드의 gain이 15,14.69dB가 나오는 것을 확인하였다. Phase 또한 180차이가 나는 것을 확인하였다.

하지만 이렇게 gain이 나와도 NF가 좋지 않게 나와서 peaking ind 까지 값을 수정하기로 하였다. 아무래도 output node에 있기 때문에 gain, nf에도 영향을 주기 때문에 공진주파수인 2.4Ghz를 찾는 범위에서 ind의 값을 sweep해서 수정하였다. 물론 설계할 때 계산했던 값에서 어느정도의 범위에서 sweep하였다.

ind도 CG단, CS단의 peaking ind가 있기 때문에 phase 차이를 위해서 두개의 값을 다르게 가져가야할 것 같다.

CG 단은 8.12n이고 CS단은 아래의 사진처럼 7.414n로 결정하였다.

지금까지의 결과로 최종적으로 얻은 결과는 NF는 5.6dB로 떨어졌고 phase는 179도 차이, PAC LNA output node Gain 은 2.4Ghz에서 24.49dB 정도가 나오고 conversion gain은 16dB정도가 나왔다.

이제 내일은 PSP로 input impedance matching을 다시 맞춰주고 선형성도 확인해봐야한다.

추가로 Current Bleeding Circuit은 제거하였다.

[석사 4학기] 6. Mixer 재설계

Young Long — Mon, 23 Feb 2026 10:16:15 +0900

1. Mixer 전체 구조

LNA 에서 CG, CS stage 단의 전류 량이 다르기 때문에 LNA 역할을 해주는 마지막 단에 2,3mA 전류원을 달고 Bleeding circuit과 스위칭 스테이지를 설계한다.

2. Switching Stage DC operating point

Switching Stage 쪽의 각 노드의 DC op 동작점을 확인하여 mosfet이 켜졌을 때 항상 Saturation이 되는 것을 확인할 수 있다.

3. Peaking IND 값 정하기

Switching Stage와 Bleeding Circuit, LNA의 각 stage의 기생캡들로 계산해서 나온 IND의 값은 각각 6.96nH, 6.175nH으로 나왔다.

4.Mixer Source Impedance

왼쪽은 CS 단에 붙는 source Impeadance이고 오른쪽은 CG단에 붙는 Source Impedance 값이다. 지금 보면 magohm, reohm의 차이가 크지 않기 때문에 허수부의 값이 작다는 것은 IND가 cap의 영향을 잡아준다는 의미이다. 순수하게 받아들이는 저항의 역할을 한다고 할 수 있다. 그리고 노드의 impedance가 LNA의 output impedance보다 작아서 전류를 전송하는 입장에서는 잘 받아들일 수 있다고 생각한다.

이제는 Mixer와 LNA를 합쳐서 확인해야한다.

[석사 4학기] 5. 다시 설계한 NC LNA

Young Long — Sun, 22 Feb 2026 11:13:35 +0900

기본 설계 구조는 이전 포스팅과 같이 가져가고 mosfet의 W,L,Bias의 값들을 설정했다.

1. 전체 회로 구조

이전과 달라진 점은 각 output node가 Mixer의 source stage에 달리기 때문에 output node에 mixer stage 단을 대체 해주는 Load 저항과 캡을 달아주었다.

임피던스 매칭은 CG stage를 설계할 때 맞춰주었다가 CS stage를 추가로 달고 약간 수정을 해주었다.

2. mosfet 기생 캡과 Noise cancelling Equation

기생캡이 주는 영향은 전하가 많이 쌓이게 되면 기생캡의 사이즈는 커지게 되고 그렇게 되면 신호가 느려지게 된다.

신호가 느려지면 phase가 느려지게 된다.

Phase가 느려지면 NC LNA의 주된 회로 특성인 신호 위산차가 맞지 않는다는 것이고 그렇게 되면 신호증폭, 노이즈 캔슬링에 영향을 주게된다.

신호는 위상차가 180이 나면 두배로 증폭되고 노이즈는 상쇄되기 때문이다.

또한, pole에도 영향을 준다. fp = 1/2*pi*RC 식인데 cap이 커지게 되면 pole이 작아지게 된다. pole은 gain이 3dB 감소하는 주파수이고 이후로 부터 급격히 gain이 줄어든다. pole이 target 주파수보다 작다면 target하는 지점에서의 gain은 사용할 수 없을정도로 줄어들기 때문에 굉장히 중요한 역할을 한다.

Noise Cancelling Equation은

Noise Cancelling Factor

다음 식과 같이 적용이 되며 일반적인 공식일 뿐 추가적으로 영향을 주는 요소가 있을 수 있다. 해당 식만 가지고 계산을 해보았을 때 gm,CS는 47mS이고 Rs는 50ohm이므로 대략 NF Factor가 1.6정도 나온다.

이를 NF(dB) scale로 표현하면 10*log10(nf) 이므로 값은 대략 계산상으로는 2dB정도가 나온다.

3. 실제 시뮬레이션 측정 결과

AC SIM은 표와 같이 분석결과가 나왔고 tran sim으로 출력신호가 제대로 증폭되는 것을 확인하였다.

Sparameter의 결과로 input impedance와 NF를 확인하고 PSS, PAC로 P1dB와 IIP3의 값도 확인하였고 결과도 나쁘지 않게 나와서 이대로 진행하기로 하였다.

4. OUTPUT impedance

현재 CG단의 임피던스가 너무 크게 나오고 있다. 임피던스 매칭 회로에 의해서 그런 것 같은데 우선 Mixer까지 설계해보고 붙여서 테스트 했을 때 디테일하게 잡아야 할 것 같다.

[석사 4학기] 4. 13일 랩미팅 이후 피드백 및 수정사항 정리

Young Long — Fri, 13 Feb 2026 13:52:53 +0900

현재 회로 구조는 NC Singlended LNA를 두 개를 사용해 RF + - 신호를 받아서 출력 주파수를 Gilbert cell Mixer의 Switching Stage 로 보내서 믹서 역할을 진행한다.

현재 설계 구조

설계를 하면서도 NC LNA에서 어차피 Diff로 출력이 뽑히는데 왜 single을 써야하지? 라는 생각을 했다.

이번 피드백에서도 굳이 single로 output을 뽑는 LNA를 두개나 사용하고 면적, 전류를 더 사용할 필요가 있을까? 라는 피드백이 있었다.

한가지 의문점은 그렇게 했을 때 Mixer의 스위칭 단에서 Noise cancelling이 이루어 질까 이다.

이루어진다면 바꾸지 않을 이유가 없다. 면적면에서, 전류면에서 모두 이점이기 때문이다.

이런식으로 설계를 나아갈 것 같다.

그러면 이제 LNA도 다시 설계를 해야하고 이제는 양 DIFF의 output단의 phase도 확인하고 설계를 진행해야 하기 때문에 아마 처음부터 다시 파라미터들을 설계해야 할 것 같다.

[석사 4학기] 3. MIXER + Bleeding Circuit

Young Long — Wed, 11 Feb 2026 14:57:27 +0900

Switching Stage

Bleeding Circuit

현재 LNA의 출력 임피던스는 100.ohm 정도 나오고 전류는 6mA정도 흐른다. 스위칭 스테이지와 Bleeding 회로 밑에 전류원과 임피던스 저항을 달아서 LNA가 있는 것처럼 설정해두고 설계하려고 한다.

스위칭 스테이지 전류와 브리딩 회로의 전류 비는 약 6.2:3.8로 보통 Bleeding 회로의 전류는 30~50%정도 가져가는것이 좋다고 한다.

하지만 걱정은 RES가 gain에 직접적으로 영향을 주는데 130ohm으로 굉장히 낮기 때문에 gain이 걱정이다. 그래도 우선적으로 rough하게 설계하는게 목적이여서 진행하려고 한다.

전류를 조절하는 방법은 Bleeding bias, width, 스위치 스테이지의 width를 조절하면서 맞춰준다.

그 이유는 아래의 전류는 6mA로 고정인 상태에서 무조건 회로가 이 전류를 흘려줘야 해서 source 쪽의 전압이 -가 되거나 saturation을 만족시키지 못하는 전압이 걸릴 수 있다. 그렇기 때문에 dc op를 확인하면서 같이 맞춰줘야한다.

현재 스위칭 스테이지는 VGS_max > VTH, VGS_max - VTH < VDS 를 만족하고 있기 때문에 mosfet이 turn on 될 때 항상 sat 영역에 있는 것을 확인할 수 있다.

Mixer Source Impedance

출력으로 나오는 IF 주파수 또한 10Mhz의 주파수가 fft 그래프에서 가장 높게 나온것을 확인할 수 있다. 그 뒤에 튀는 주파수들은 기생 캡에 의해서 주파수가 튄다고 생각한다.

현재 스위치 단의 기생캡은 총 368fF 이고 두개이기 때문에 약 736fF정도 된다.

LNA의 CS 단의 기생 cap은 Total 약 25fF 정도로 잡았다.

브리딩 회로의 cap은 약 3.2fF정도 된다.

논문에서는 이상적인 스위치로 보기때문에 Rout, Cap은 무시하였지만 지금 단계에서는 스위칭 스테이지의 캡까지 합쳐서 게산해야한다.

DC op로 확인한 총 캡은 대략 770fF정도 된다.

해당 공진 식을 사용해서 peak 지점인 Freq 2.4Ghz일 때 캡 성분을 삭제해주는 용도의 ind이기 때문에 L의 값은 5.71nH이다.

이렇게 총 LNA와 mixer를 따로따로 설계를 완료하였다.

이제 두개를 합쳐서 시뮬레이션을 확인해봐야한다.

[석사 4학기] 2. Singlended NC LNA

Young Long — Tue, 10 Feb 2026 17:04:10 +0900

이전에 설계했던 NC LNA에서 diff -> single로 바꿔줘야 하기 때문에 mosfet을 하나 더 사용해서 NF를 처리해주고 한개의 아웃풋으로 바꿔주도록 하는 회로를 선택하였다.

해당 구조를 바탕으로 임피던스 매칭, BIAS등을 추가해서 SPEC을 맞추려고 한다.

LC 공진탱크로 공진 주파수를 2.4Ghz로 맞춰준다. LC의 크기는 sweep해서 주파수의 peak인 지점을 파악 후 값을 골라주면 된다.

물론 이 L, C의 값은 임피던스 매칭, Linearity를 맞출때 다시 수정해줘야 하기 때문에 우선적으로 대략적인 값들을 확인해준다.

그 다음으로는 Linearity를 위해서 gm, gm', gm''을 bias로 sweep 하면서 알맞은 bias를 선택하면 된다.

이 다음은 이전 블로그처럼 width, finger 를 sweep 하면서 gm을 디테일하게 선정하고 임피던스 매칭을 위해 L, C도 sweep하면서 확인한다. 확인할 때는 S11, NF, Z11 real 등을 확인하면서 진행하였다.

gm,gm',gm'' sweep

임피던스 L,C Sweep

width, finger sweep

S11, NF, Z11, S11 z-smith

이제 MIXER를 설계하자!!!!

**MIXER를 설계하다보면 lna의 임피던스가 중요한데 그 이유는

LNA에서 만들어진 RF 전압이 전류로 MIXER의 스위칭 단으로 넘어가는데 그렇기 위해서는 lna쪽의 임피던스가 MIXER SOURCE 단의 임피던스보다 높아야 한다. 그렇기 때문에 MXIER를 설계하다가 다시 LNA로 넘어와서 임피던스를 조절해주는 과정을 거쳤다.

임피던스를 확인할 때는 load 를 제외하고 drain에 포트를 연결하고 dc voltage를 1.2V로 주었다.