Analisi e progetto di un cascode Low Noise Amplifier ad 1GHz

Lo sviluppo della tecnologia CMOS per la realizzazione di circuiti integrati ha sancito nell’elettronica, specie quella digitale, la supremazia del MOSFET rispetto ad ogni altro tipo di transistor basato sul silicio. Infatti il principale vantaggio dell’utilizzo della tecnologia CMOS è la riduzione della potenza dissipata dal circuito che ben si coniuga con le tendenze attuali di progettazione dei circuiti elettronici (non pochi sono gli sforzi che i progettisti compiono per ridurre il consumo dei circuiti, e non pochi sono gli algoritmi di minimizzazione della potenza dissipata messi a punto). Nel MOSFET, lo strato di ossido tra la gate ed il canale, impedisce ad ogni corrente continua di scorrere attraverso la gate stessa, riducendo appunto il consumo di potenza (nel caso dei BJT invece, la corrente che scorre nel terminale di base è in generale non nulla). Questa caratteristica molto importante del MOS fa anche in modo che, in un circuito elettronico complesso, i vari sottostadi che lo costituiscono siano efficacemente isolati tra di loro (le correnti di gate di tutti i MOS del circuito sono nulle) e questo implica anche una maggiore facilità nel progettare indipendentemente i vari sottostadi.

Nell’ambito dell’elettronica analogica il MOSFET è rimpiazzato dal BJT (considerato migliore soprattutto perché possiede una transconduttanza più elevata rispetto al MOS a parità di polarizzazione e parametri tecnologici) ma solamente quando non c’è bisogno dell’utilizzo contemporaneo di BJT e MOS: in quest’ultimo caso, data la difficoltà nel fabbricare nello stesso chip il BJT e il MOS, e ancora una volta per il grande sviluppo della tecnologia CMOS, si usano i MOSFET anche qualora sia richiesta la presenza contemporanea di entrambi i dispositivi.

In questo paragrafo si vogliono dunque riportare le equazioni che descrivono la corrente nel MOS, il suo modello per piccolo segnale (ovviamente adoperabile nello studio di un LNA, che deve trattare segnali relativamente piccoli in tensione)e anche tutte le relazioni tecnologiche che possono risultare utili per questioni di dimensionamento dei dispositivi MOS facenti parte dell’LNA. Infine, si dà un cenno alle capacità parassite di un MOS, e ad effetti del secondo ordine da portare in conto nel dimensionamento dei dispositivi che sono adoperati a RF.