无增益折衷的CMOS LNA输入匹配网络
如今，大多数无线接收器通常都需要有高增益的LNA。作为接收器链中的第一个有源组件（active block），LNA应该提供足够的增益，以克服后续级带来的噪声，并尽可能减少噪声。然而，在一些如IEEE 802.15.4的无线标准中，LNA的噪声系数（NF）不是一个关键的性能参数1，2。NF要求可以适当放宽，以优化其他设计参数，如增益、功耗和芯片面积。在这篇文章中提出的LNA是专门为IEEE 802.15.4标准设计的。
流行的LNA拓扑结构是源极电感负反馈（inductive source-degeneration）共源LNA（LCSLNA）、共栅LNA（CGLNA）和电阻反馈LNA（RFLNA）。由于其方便的输入匹配、高增益和低噪声，L-CSLNA通常是超低功耗窄带应用的首选3-6。但是，其增益性能会受到输入匹配条件的限制。在L-CSLNA的高增益和良好的输入匹配之间存在一个折衷问题。在这篇文章中，提出的LNA的输入匹配是通过一个电容反馈方案和一个Л匹配网络实现的。相比L-CSLNA，电容反馈有助于减少输入匹配所需的电感数目。此外，利用Л匹配网络可实现较高的增益和更大的设计自由度。Chung和Shahroury实现了利用电容反馈进行输入匹配的概念7。不过，所使用的LNA采用的是非级联结构。为了实现高反向隔离，它利用了一个多级结构，这导致了非常高的功耗。提出的LNA采用单级级联结构，给出了输入匹配、增益和NF的详细分析。LNA是采用IBM 0.13μm RF CMOS技术实现的。
源极电感负反馈共源LNA
输入阻抗分析的L-CSLNA原理图及其等效小信号电路如图1所示。CY包括节点Y的所有寄生电容，可以近似为：
RY是来自节点Y的M2源的总阻抗，在此电路中，RY可近似为1/gm2，此处的gm2是晶体管M2的跨导。推导出的L-CSLNA的输入阻抗是：
其中是工作频率，Cgs1和Cgd1是寄生栅源和栅漏电容，gm1是晶体管M1的跨导。当 
时，Zin_L可以简化为：
这与经典结果是一致的。在谐振频率，输入阻抗Rin_L等于gm1Ls/Cgs1和晶体管gm1的跨导，可有效地提高Geff_Lgm1，其中Geff_L是：
0是谐振频率。在输入匹配条件下这个LNA的噪声系数是：
在方程5中，RLg是电感Lg的寄生串联电阻，Rg是晶体管M1的栅极电阻， 和 分别是晶体管M1和M2的漏电流噪声， 是输入源电压噪声。大gm1和小Cgs1是实现高增益和低噪声所必需的4，5。由于输入匹配条件，Ls的值通常相当小。小Ls的要求有时会成为LNA设计的一个困扰，因为不是所有的电感值都适用于工艺设计套件（PDK）。
提出的具有匹配网络的电容反馈CSLNA
Cheng7介绍的LNA使用了输入器件的寄生栅漏电容和输出电容CL，以形成电容反馈匹配网络。只有一个电感用来实现输入匹配。不过，该分析只适用于非级联结构。对于CS拓扑结构，要有高反向隔离和良好的稳定性，级联是首选的结构。在这里，介绍了级联结构的分析。其原理如图2所示。基于小信号电路（b），级联电容反馈LNA的输入网络可以转换为一个包括Lg、Cf和Rf的串联RLC匹配网络。Cf和Rf的值可以推导得出：
且
Cx和Rx可以按以下方程计算
为了实现输入匹配，Rf的设计等于Rs。此输入匹配网络的有效增益是：
该LNA在输入条件观看到的噪声系数可以推导得出：
与L-CSLNA相比，电容反馈LNA需要的输入匹配电感数量较少。但这样做的好处伴随着较高NF的折衷问题，这可以从方程5和11观察到。从方程4和10看到，以上讨论的两个LNA的输入网络的有效增益受到了50 Ω匹配条件的限制。为了实现良好的输入匹配，Rf和（gm1Ls/Cgs1）必须匹配到50 Ω。这将限制Geff_L和Geff_no_L的选择，因此限制了这两个LNA可实现的增益。在这两个LNA中存在着高增益和良好的输入匹配之间折衷的问题。
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