Ku-Band Power Amplifier MMIC Chipset with On-Chip Active Gate Bias Circuit

We propose a Ku-band driver and high-power amplifier monolithic microwave integrated circuits (MMICs) employing a compensating gate bias circuit using a commercial 0.5 μm GaAs pHEMT technology. The integrated gate bias circuit provides compensation for the threshold voltage and temperature variations as well as independence of the supply voltage variations. A fabricated two-stage Ku-band driver amplifier MMIC exhibits a typical output power of 30.5 dBm and power-added efficiency (PAE) of 37% over a 13.5 GHz to 15.0 GHz frequency band, while a fabricated three-stage Ku-band high-power amplifier MMIC exhibits a maximum saturated output power of 39.25 dBm (8.4 W) and PAE of 22.7% at 14.5 GHz.     

一种基于自适应偏置的2.4 GHz CMOS功率放大器

提出了一种单端自适应偏置电路,该电路能够根据输入信号功率,动态地调整输出直流电压,以提升射频功率放大器(PA)的线性度及功率回退区域的效率。为验证该电路的功能,设计了一种2.4 GHz PA,该电路基于单端三级结构设计,采用0.18 μm CMOS工艺制造,电路输入及输出阻抗匹配网络均集成于片内。测试结果表明,PA的增益为26.8 dB,S11和S22均小于-10 dB,OP1 dB为23.5 dBm,功率回退6 dB点PAE和峰值PAE分别为14%和24%。该PA对WLAN、ZigBee等2.4 GHz设备具有一定的应用价值。     

Radio Frequency Low Noise Amplifier with Linearizing Bias Circuit

A 1.34 GHz-1=60 MHz low noise amplifier （LNA） designed in a 0.35 pm SiGe process is presented. The designed LNA exhibits a power gain of 21.46 dB and a noise figure （NF） of 1.27 dB at 1.34 GHz. The linearity is improved with an active biasing technique. The post-layout simulation shows an input referred 1-dB compression point （IPldn） of-11.52 dBm. Compared with the recent reported high gain LNAs, the proposed LNA has a much better linearity without degrading other performance. The LNA draws 10 mA current from a 3.3 V power supply.     

Radio Frequency Low Noise Amplifier with Linearizing Bias Circuit

A 1.34 GHz60 MHz low noise amplifier (LNA) designed in a 0.35 m SiGe process is presented. The designed LNA exhibits a power gain of 21.46 dB and a noise figure (NF) of 1.27 dB at 1.34 GHz. The linearity is improved with an active biasing technique. The post-layout simulation shows an input referred 1-dB compression point (IP1dB) of ?11.52 dBm. Compared with the recent reported high gain LNAs, the proposed LNA has a much better linearity without degrading other performance. The LNA draws 10 mA current from a 3.3 V power supply.     

一种偏置电流可调节的高效率2.4GHz锗硅功率放大器

基于IBM0.35μm SiGe BiCMOS工艺BiCMOS5PAe实现了一种偏置电流可调节的高效率2.4GHz锗硅功率放大器。该功率放大器采用两级单端结构和一种新型偏置电路,除射频扼流电感外,其它元件均片内集成。采用的新型偏置电路用于调节功率放大器的静态偏置电流,使功率放大器工作在高功率模式状态或低功率模式状态。在3.5V电源条件下,功率放大器在低功率模式下工作时,与工作在高功率模式下相比,其功率附加效率在输出0dBm时提高了56.7%,在输出20dBm时提高了19.2%。芯片的尺寸为1.32mm×1.37mm。     

一款用于5G功率放大器的分段线性温度补偿偏置电路

实现了一款用于功率放大器的具有温度补偿特性的偏置电路,首先通过正温度系数(PTAT)电流与负温度系数(NTAT)电流对功率放大器所需的偏置电流进行线性温度补偿,然后在线性补偿的基础上引入分段设计,实现分段线性温度补偿,保证全温范围内功率放大器增益线性化。同时通过分段电流舵型DAC灵活调整偏置电流的大小,将功率放大器偏置在合适工作点的同时降低开关噪声。该偏置电路采用Jazz 0.18μm SOI工艺实现。测试结果表明:在-30～30℃温度区间内,电流补偿斜率为14.9%;在30～90℃温度区间内,电流补偿斜率为29.6%,电流斜率的精度均在1.5%以内;室温下偏置电流的线性调整率为1.4%,输出偏置电流在20.2～1 022.0μA范围内可调。采用该偏置电路的一款功率放大器输出功率典型值为28 dBm,误差矢量幅度(EVM)在-30～90℃温度区间内小于3%。     

一种带功率检测和自适应偏置的CDMA功率放大器

设计了一款包含功率检测和自适应线性化偏置电路的CDMA功率放大器,功率检测器能根据输入信号的大小来调整功率管的偏置点,大幅提升低功率输出时的效率,从而提升系统整体效率;自适应线性化偏置能有效抑制功率放大器的增益压缩和相位失真,改善其线性度.采用2 μm InGaP/GaAs HBT晶体管工艺成功流片,测试结果表明,与普...     

A Low Voltage and Low Power Current-Mode Analog Computational Circuit

A new current-mode analog computational circuit is presented. The circuit can be digitally controlled to produce multiplying, squaring and inverse functions. The design is based on using MOSFETs operating in sub-threshold region to achieve ultra low power dissipation. The circuit is operated from a ±0.75 V DC supply. The proposed circuit has been simulated using Tanner in 0.35-μm TSMC CMOS process. Simulation results confirm the functionality of the circuit. The total power consumption is 2.3 μW, total harmonic distortion is 1.1 %, maximum linearity error is 0.3 % and the bandwidth is 2.3 MHz.     

The Doherty Power Amplifier With On-Chip Dynamic Bias Control Circuit for Handset Application

A monolithic-microwave integrated-circuit Doherty power amplifier (PA) with an on-chip dynamic bias control circuit for cellular handset application has been designed and implemented. To improve the linearity and efficiency in the operation power ranges, the base and collector biases of the amplifiers, except the drive amplifier of the main path, are controlled according to the average output power. The base biases are controlled using the on-chip circuit and collector biases by the dc/dc chip to reduce the average dc consumption power. The power-added efficiency (PAE) is improved approximately 6% by the base dynamic bias control, and approximately 14% by the collector/base dynamic control from the class AB at Pout=16 dBm, respectively. If the dc/dc converter efficiency is 100%, the PAE could be improved approximately 17.5% from class AB, reaching to 29.2% at Pout=16 dBm. In the intermediate power level from 22 to 28 dBm, the PAE is over 34.3%. The average current consumption of the PA with the dynamic bias control is 22.5 mA in urban and 37.3 mA in suburban code-division multiple-access environments, which are reduced by 36%-46.7%, compared to the normal operation. The adjacent channel power ratio is below 47.5 dBc, and the PAE at the maximum power is approximately 43.3% in the dynamic bias operations     

用于射频标签的低功耗上电复位电路

介绍了一种用于射频标签芯片中数字逻辑部分的上电复位电路。该上电复位电路适应于低电源电压的芯片,改变MOS晶体管的参数以及延迟时间可以调节脉冲的宽度和数字门电路加宽脉冲的宽度,通过反馈管,电路能够抵抗比较大的电源电压噪声影响。电路产生上电复位信号脉冲后,通过反馈控制使能端信号关断整个电路,实现低功耗。电路采用华虹NEC公司0.13μm标准CMOS工艺流片,测试结果表明,此电路能够输出有效的脉冲信号;脉冲过后的导通电流基本为0。FPGA平台的验证表明,芯片输出的POR信号能够正确启动标签中的数字基带芯片,输出信号有效。     

一种新颖的E类功放功率控制电路

基于0.18μm CMOS工艺,采用间接闭环控制方式,设计出一个适用于Class 1蓝牙E类功率放大器的低成本、高集成度输出功率控制电路.输出级电源电压采用类似LDO的结构控制.提出了一种新颖的一阶线性偏置电压结构,实现对输出级偏置电压的控制,极大地改善了功放的功率增益相对于控制电压的线性度,提高了PAE,最终实现了对输出功率2 dBm的步进控制.后仿真结果表明,输出功率控制精度较高,并具有较好的温度特性.     

一种低功耗CMOS可编程模拟延时电路

提出了一种基于65 nm CMOS工艺的5位可编程模拟延时电路。采用1.2 V的电源电压和0.01 V的步进控制电压来实现方波输入信号的延时控制。利用Cadence软件对该延时电路进行了性能分析。仿真结果表明,在典型低阈值工艺角下,该延时电路利用5位延时控制信号达到了0.34 ns/LSB的最高延时分辨率和41.47 ns的最长输出延时,实现了对1 kHz~1 MHz范围的数字方波信号的有效延时控制。该延时电路适用于低频数据采集、数据存储等系统。     

一种低功耗心电信号采集模拟前端电路

设计了一种采用通道复用技术的低功耗心电信号采集电路。该电路由多通路数据选择电路、前置放大器、缓冲器和Gm-C低通滤波器组成。多通路数据选择电路中的开关采用栅压自举型开关结构,提高了线性度。该采集电路基于0.18 μm CMOS工艺进行设计与仿真。仿真结果表明,静态电流仅为5 μA,增益为46 dB,带宽为39 mHz~19 kHz,开关的切换频率为10 kHz。该采集电路能实现多导联心电信号的采集。     

用于功率放大器的随温度可调负压偏置电路

设计了一种应用于GaN功率放大器栅极调制的随温度可调负压偏置电路。电路由电压基准模块、温度传感器模块、比较器阵列以及误差放大器及其对应的功率管与反馈电阻等组成,通过基准电压与温度传感器输出电压的比较,输出数字控制信号到反馈电阻中的可变电阻模块,改变可变电阻阻值进而改变电路输出电压,实现芯片电压随温度可调。电路结构简单、易于实现、应用方便,同时电路中引入了修调电阻结构,极大提高了基准输出精度。电路芯片面积为1.10 mm×0.64 mm,采用0.5μm CMOS工艺进行了流片并完成了后期测试验证。结果表明,芯片可实现输出电压的随温度可调,有效解决了GaN功率放大器在相同的栅极偏置电压下输出功率随温度升高而减小的问题。     

一种用于5G通信的高稳定双模功率放大器

采用国产40 nm CMOS工艺,设计了一种用于5G通信的28 GHz双模功率放大器。功率级采用大尺寸晶体管,获得了高饱和输出功率。采用无中心抽头变压器,消除了大尺寸晶体管带来的共模振荡问题。在共源共栅结构的共栅管栅端加入大电阻,提高了共源共栅结构的高频稳定性。采用共栅短接技术,解决了大电阻引起的差模增益恶化问题。在级间匹配网络中采用变容管调节,实现了双模式工作,分别获得了高功率增益和高带宽。电路后仿真结果表明,在高增益模式下,该双模功率放大器获得了20.8 dBm的饱和输出功率、24.5%的功率附加效率和28.1 dB的功率增益。在高带宽模式下,获得了20.6 dBm的饱和输出功率、22.6%的功率附加效率和12.2 GHz的3 dB带宽。     

数字功放的印制线路板设计

本文介绍了以LM4651L/LM4652数字功放为例的PCB设计原则和技术规范,对电路设计中的抗干扰性给出了具体的方案和措施,分析了布线中的电磁干扰问题,并找到了有效的对策.电路设计工程师在电路设计之初运用这些原则和方法能很好地解决布线中出现的问题.     

一种宽频带低功耗的数字式微波频率合成器

本文介绍的数字式微波频率合成器,采用直接分频锁相方式,使压控振荡器和分频器直接工作在微波频段。其突出特点是输出频率范围宽(750～950MHz),频率稳定度高(-25℃～+50℃内,优于1×10~(-5)),功耗低(<0.7W),电路简洁,体积小。本文主要介绍该微波频率合成器系统方案设计、工作原理及有关电路和测试结果。     

一种适用于无源超高频射频识别标签的低电压低功耗射频/模拟前端电路

提出了一种适用于无源超高频射频识别标签的低电压低功耗射频/模拟前端电路.通过引入一个使用亚阈值技术的基准源,电路实现了温度补偿,从而使得系统时钟在～40～100℃的范围内保持稳定.在模块设计中,提出了一些新的电路结构来降低系统功耗,其中包括一种零静态功耗的上电复位电路和一种新的稳压电路.该射频/模拟前端电路采用不带肖特基二极管0.18μm CMOS EEP-ROM工艺流片实现,它与数字基带、EEPROM一起实现了一个完整的标签芯片.测试结果表明,该芯片的最低电源电压要求为0.75V.在该最低电压下,射频/模拟前端电路的总电流为4.6μA.     

一种适用于无源超高频射频识别标签的低电压低功耗射频/模拟前端电路

提出了一种适用于无源超高频射频识别标签的低电压低功耗射频/模拟前端电路.通过引入一个使用亚阈值技术的基准源,电路实现了温度补偿,从而使得系统时钟在～40～100℃的范围内保持稳定.在模块设计中,提出了一些新的电路结构来降低系统功耗,其中包括一种零静态功耗的上电复位电路和一种新的稳压电路.该射频/模拟前端电路采用不带肖特基二极管0.18μm CMOS EEP-ROM工艺流片实现,它与数字基带、EEPROM一起实现了一个完整的标签芯片.测试结果表明,该芯片的最低电源电压要求为0.75V.在该最低电压下,射频/模拟前端电路的总电流为4.6μA.     

基于数/模混合预失真技术的功放线性化北大核心CSCD

随着移动通信信号带宽的增加,传统功率放大器数字预失真线性化技术越来越受到采样率的限制。为了使线性化效果更好,文中提出了一种数字预失真和模拟预失真相结合的混合预失真器,利用模拟预失真宽带宽的特点和数字预失真线性化能力强的优势,把模拟预失真和数字预失真融合在一起,共同补偿功放的非线性。由于受实验设备采样率的限制,文中采用了带宽为60 MHz的5 G NR信号对一个中心频率为3.5 GHz的射频功放进行实验验证。实验结果表明:提出的混合预失真器不仅优于单独的数字预失真器和模拟预失真器的非线性矫正性能,而且还能改善数字预失真因采样率限制无法改善的带外互调失真。