広帯域ーCMOS电力増幅器.ppt

2010/03/16,2-6GHz広帯域チューナブルCMOS電力増幅器,○洪芝英,今西大輔,岡田健一,松澤昭,東京工業大学大学院理工学研究科,JeeYoungHong,TokyoTech.,発表内容,研究背景回路の特徴測定結果まとめ,2010/03/16,2010/03/16,JeeYoungHong,TokyoTech,研究背景,広帯域RFフロントエンドPAが必要,様々な無線通信方式に対応するため,→Tunableimpedancematchingによる広帯域化,従来のWidebandPA,分布定数型増幅器,ワイドバンド入力・出力マッチング妨害波も一緒に増幅され、相互変調の可能性多数のインダクタ→チップ面積の増大インピーダンス変換の不在→出力電力が小さい,,JeeYoungHong,TokyoTech,研究背景,→CMOSプロセスによるPAのチップ内蔵化,2010/03/16,省面積、低コストを可能にするシングルチップ化,2010/01/20,JeeYoungHong,TokyoTech,,Reducingoff-chipcomponent,従来,提案法,アイソレーターの機能PAの出力インピーダンス維持反射波からPAを保護,アイソレーターなしトランスミッタ,出力インピーダンスマッチング,rds∞を仮定すると、,Rs前段の出力インピーダンス50ΩRLインダクタの直列抵抗,①Ｃを調節して任意の周波数でのZoutの虚数部をキャンセル,,,共振周波数,において、,2010/03/16,出力インピーダンスマッチング,Rs前段の出力インピーダンス50ΩRLインダクタの直列抵抗,③Cのチューニングにより共振周波数が変化、Zoutが周波数に依存するので、Rfも合わせて変える必要がある,しかし、実際はrdsが小さい,カスコード構造を用いてrdsを高める,,2010/03/16,②Rfの値を調整して、Zoutを50Wにする,トランジスタ,I/Oトランジスタ（thick-oxide）の使用カスコードの適用トランジスタ一個当たりの電圧軽減,微細化に伴うトランジスタの低電圧化サブミクロンのCMOSプロセスでは、VDD12V,,１Wの出力を得るために10Vの電源が必要,,Solution,2010/03/16,JeeYoungHong,TokyoTech,回路図,,,,抵抗の切り替え,キャパシタンスの切り替え,A級バイアス差動トポロジーによりPsatの3dB向上CとRの切り替えによるZout調整Zoutの調整によるアイソレータなしPAの実現,2010/03/16,VDD3.3V,JeeYoungHong,TokyoTech,チップ写真,2010/03/16,JeeYoungHong,TokyoTech,測定結果,,,,,Band1,Band2,Band3,Band4,2010/03/16,性能比較,[1]C.Grewing,etal.,“FullyIntegratedDistributedPowerAmplifierinCMOSTechnology,optimizedforUWBTransmitters,”IEEERFICSymp.Dig.,pp.87-90.June2004.[2]J.RoderickandH.Hashemi,“A0.13μmCMOSPowerAmplifierwithUltra-WideInstantaneousBandwidthforImagingApplications,”IEEEISSCCDig.Tech.Papers,pp.374-375,Feb.2009.[3]C.Lu,etal.,“LinearizationofCMOSBroadbandPowerAmplifiersThroughCombinedMultigatedTransistorsandCapacitanceCompensation,”IEEETrans.Microw.TheoryTech.,vol.55,no.11,pp.2320-2328,Nov.2007.[4]S.KousaiandA.Hajimiri,“AnOctave-RangeWatt-LevelFullyIntegratedCMOSSwitchingPowerMixerArrayforLinearizationandBack-OffEfficiencyImprovement,”IEEEISSCCDig.Tech.Papers,pp.376-377,Feb.2009.,JeeYoungHong,TokyoTech,まとめ,目的マルチバンドトランスミッタとシングルチップの実現のため、CMOSによる、出力インピーダンスの調整可能なPAが必要方法0.18mmCMOSプロセスを用いてチップ作製フィードバック抵抗と並列共振を利用結果2.1GHzから6.0GHzまで出力インピーダンスマッチングP1dB≧15dBm,Psat≧18dBm,PAEmax≧9アイソレーターなしPAの実現,,2-6GHz帯域においての初のチューナブルPA,2010/03/16,