用于36 V、500 W GaN功率放大器的电源调制器

随着GaN功率放大器的发展,其工作电压和输出功率越来越大,对电源调制器的要求也越来越高.介绍了一种用于36 V、500 W GaN功率放大器的电源调制器模块.该模块基于自主研发的芯片组合设计而成,使用了一款50 V调制驱动器作为核心控制芯片,一款60V高压PMOSFET作为调制开关,一款固定输出电压的线性稳压器,一款负压线性稳压器为功率放大器提供栅极偏置电压.经实验验证,该模块电路可以为36 V、500 W的GaN功率放大器提供稳定可靠的漏极控制电压及栅极偏置电压.此外,栅、漏电压上电时序受控,输出信号的上升、下降时间分别为16.3 ns和79.4 ns,能够很好地满足应用要求.     

温度系数连续可调的带隙基准源电路设计

为了对薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)驱动芯片的驱动电压进行温度补偿以改善TFT-LCD的性能,本文基于标准CMOS(3.3V)的chrt35rf 0.35$m工艺,设计了一款温度系数可连续调节的带隙基准电压源,其中包括核心电路、运算放大器电路和启动电路3个子模块。该电路使用MOS晶体管作为可变电阻,通过调节MOS栅极电压控制MOS漏源等效电阻的连续可变,进而改变电路中的电阻比值,实现带隙基准源的温度系数连续可调。使用Cadence的Spectre仿真器进行仿真,结果表明,在-25~125℃的工作温度范围内,带隙基准源电路的输出电压的正温度系数可连续调节范围为156.6~2 545.0ppm/℃,输出电压的负温度系数的连续变化范围为156.6~1 337.7ppm/℃,输出基准电压变化为0.95~2.67V,低频时基准电压的电源抑制比达到73.13dB。该电路实现了基准电压从负温度系数向正温度系数的连续可调节,且调节范围较大。     

低压基准源的分析和设计

在对传统的CMOS带隙电压基准源电路的分析和总结的基础上,集合一级温度补偿、电流反馈技术,提出一种可以在低电源电压下工作,同时输出可调的低温度系数基准源电路。负反馈运放采用差分结构,简化了电路设计;同时放大器输出用作PMOS的电流源偏置,提高了电源抑制比。采用CSMC 0.6μm CMOS工艺实现,版图面积为0.41 mm×0.17 mm。Cadence Spectre仿真结果表明了设计的正确性。     

一种低压音频放大器的设计

基于CMOS工艺设计一种单声道、桥式(BTL)输出的低压音频放大器,工作电压为2.0～5.5 V。整体功能包含：基准偏置、共模偏置、开关控制、过温保护及功率放大器模块。芯片内部包含两个基准偏置电路：过温保护模块采用一个单独的基准偏置电路,其余电路模块共同使用另外一个基准偏置电路。电路发生过温保护关断时,过温保护模块可以保证电路随温度降低后的功能恢复。整体电路的开启与关断,受开关模块的控制,关断模式下所有电路实现静态关断。采用国内0.5μm CMOS工艺完成流片,测试结果表明：3Ω负载下最大输出功率3.3 W,关断电流0.6μA,失调电压15 mV,电源电流6 mA,电源抑制比60 dB。     

C波段高效率高线性GaN MMIC功率放大器

基于SiC衬底0.25μm GaN HEMT工艺,设计实现了一款C波段、高效率和高线性的单片微波集成电路(MMIC)功率放大器。通过优化电路匹配结构,选择合适的有源器件和恰当的直流偏置条件,实现低视频漏极阻抗;利用后级增益压缩和前级增益扩张对消等手段,实现高功率附加效率和好的线性指标。功率放大器芯片尺寸为2.35 mm×1.40 mm。芯片测试结果表明,在3.7~4.2 GHz频率范围内,漏极电压28 V、末级栅极电压-2.2 V、前级栅极电压-1.8 V和连续波条件下,该功率放大器的小信号增益大于25 dB,大信号增益大于20 dB,饱和输出功率大于39 dBm,在输出功率回退至32 dBm时,功率附加效率大于30%,三阶交调失真小于-37 dBc。     

高增益S波段小型化200 W功率模块研制技术

采用多级射频放大电路以及高压脉冲调制技术,实现了S波段高增益小型化200 W功率模块的研制。驱动放大电路采用GaAs功率单片进行功率合成;末级放大电路依托栅长(0.5 μm) GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)芯片,选取多子胞结构来改善热分布,通过内匹配技术设计完成了双胞总栅宽24 mm GaN芯片的匹配网络,并设计高压脉冲调制电路提供电源,成功研制出了小型化的S波段200 W内匹配GaN功率模块。测试得出该模块实现了在输入功率10 dBm,栅极电压-5 V,漏极电压32 V,TTL调制信号输入条件下,输出频率在3.1~3.5 GHz处,输出功率大于200 W,功率附加效率(PAE)大于55%。模块实际尺寸为2.4 mm×38 mm×5.5 mm。     

一种高精度低功耗的APD偏置电压模块设计

设计了一种具有升压和自动温度漂移补偿功能的雪崩光电二极管(APD)偏置电压模块,该模块包含正反馈振荡器、高频全波整流电路和温度补偿器.正反馈振荡器实现DC/AC的变换,并通过变压器进行电压放大;高频全波整流电路通过AC/DC变换输出直流高压;温度补偿器通过模拟温度传感器自动补偿APD的温度漂移.该模块大小为1.7 cm×2.7 cm,最大功耗为100 mW,输出电压在0～372 V连续可调,且最大纹波不超过0.004％,通过对模块中元器件参数的调整,能够对任意型号的APD进行电压偏置和温度补偿,偏置电压最大偏差不超过0.005％.     

一种10-ppm/~oC低压CMOS带隙电压基准源设计

在对传统CMOS带隙电压基准源电路分析和总结的基础上,综合一级温度补偿、电流反馈和电阻二次分压技术,提出了一种10-ppm/oC低压CMOS带隙电压基准源。采用差分放大器作为基准源的负反馈运放,简化了电路的设计,放大器的输出用于产生自身的电流源偏置,提高了电源抑制比(PSRR)。整个电路采用TSMC 0.35mm CMOS工艺实现,采用Hspice进行仿真,仿真结果证明了基准源具有低温度系数和高电源抑制比。     

零分贝甲乙类100瓦功率放大器

本文介绍的是一款采用FET的甲乙类功率放大器,该放大级的电路非常简单仅由功率放大级组成,电压增益为零分贝,电路中没有采用负反馈环路。 一、电路 图1是零分贝甲乙类100瓦功率放大器的电路图。电路无电压增益,只作电流放大(阻抗变换),电路中没有负反馈环路。该电路除了可以作甲乙类音频功率放大器之外还可以用作直流电机的驱动电路。 输入端采用交流耦合,耦合电容采用铝电解电容,电容器的极性需在电路调整完后(静态电流和输出端电位),测量输入端两个680Ω的中点电位而定。 偏置电路也非常简单、仅由几个电阻组成。可变电阻VR1和VR2(30kΩ)是偏置调整和输出端直流零电位调整用的电阻。旋动任何一个可变电阻都可以调整     

带温度补偿的Ka波段CMOS堆叠功率放大器设计

介绍了一款基于55 nm CMOS工艺,带温度补偿电路的Ka波段堆叠高效功率放大器（power amplifier,PA）.采用了一种新型的针对晶体管堆叠结构的温度补偿电路,该补偿电路由两个二极管和四个电阻组成,结构简单,易于实现.通过调整堆叠放大器各个栅极偏置电路中的电压,使得PA随温度变化的增益和输出功率得到有效补偿,增强了电路的可靠性和热稳定性.基于Agilent ADS软件的版图仿真结果显示:电路的最大输出功率为20.1 dBm,频带内功率附加效率（power additional efficiency,PAE）为20%~30%,大信号功率-1 dB带宽为15 GHz（46%）.在-40℃到125℃的温度范围内,采用新型温补偏置电路与传统偏置电路相比,小信号增益的温度波动从2.2 dB改善到0.1 dB,显著提高了功放的热稳定性,证明了所提出的温度补偿电路对于在宽温度范围内校正功率放大器增益变化的有效性.     

An X-band four-way combined GaN solid-state power amplifier

An X-band four-way combined GaN solid-state power amplifier module is fabricated based on a self-developed AlGaN/GaN HEMT with 2.5-mm gate width technology on SiC substrate. The module consists of an Al-GaN/GaN HEMT, Wilkinson power hybrids, a DC-bias circuit and microstrip matching circuits. For the stability of the amplifier module, special RC networks at the input and output, a resistor between the DC power supply and a transistor gate at the input and 3λ/4 Wilkinson power hybrids are used for the cancellation of low frequency self-oscillation and crosstalk of each amplifier. Under V_(ds)= 27 V, V_(gs) = -4.0 V, CW operating conditions at 8 GHz, the amplifier module exhibits a line gain of 5 dB with a power added efficiency of 17.9%, and an output power of 42.93 dBm; the power gain compression is 2 dB. For a four-way combined solid-state amplifier, the power combining efficiency is 67.5%. It is concluded that the reduction in combining efficiency results from the non-identical GaN HMET, the loss of the hybrid coupler and the circuit fabricating errors of each one-way amplifier.     

Development of a bias power supply for Geiger mode avalanche photodiodes

Avalanche photodiodes(APDs) have high output and high stability requirements for bias power in Geiger mode. This paper designs an APD with high boost ratio, high precision, low temperature drift, small size, and low power. Bias power supply, this module uses switching chip IC and flyback transformer to achieve high step-up ratio, realizes precise output control through precision operational amplifier and T-type resistor feedback network, and designs appropriate compensation network to improve sy...     

用于GaN HEMT栅驱动芯片的快速响应LDO电路

设计了一种用于GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)器件栅驱动芯片的快速响应低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)电路,可为高速变化的数字电路提供快速响应的供电电压。该电路采用动态偏置结构,通过在大负载发生时给误差放大器增加一个额外的动态偏置结构,来加快输出端的瞬态响应速度。基于0.18μm BCD工艺,完成了电路设计验证。仿真结果显示LDO瞬态响应时间小于0.5μs,可满足频率达1 MHz的GaN HEMT器件栅驱动芯片应用要求。     

一种用于高压PMOSFET驱动器的电压跟随电路

通常PMOSFET栅源电压为-20~20 V,而用于GaN功率放大器的高压PMOSFET驱动器,其工作电压为28~50 V,因此需要一种新型电路结构来保证PMOSFET栅源电压工作在额定范围。设计了一种新型电压跟随电路,采用新型多环路负反馈结构,核心电路主要为电压基准单元、减法器单元、误差放大器单元和采样单元,可产生稳定的跟随电压。该电路具有宽电源电压范围、高输出稳定性以及低温度漂移等特性。基于0.5μm BCD工艺对电路进行流片,测试结果表明,采用该电路的驱动器芯片,其电源电压为15~50 V,输出电压变化量约为0.6 V,在-55~125℃温度范围内,电压漂移量约为0.12 V,满足大多数PMOSFET栅源电压的应用要求。     

基于GaN HEMT新型负反馈结构固态宽带功率放大器的研究

The design and fabrication of an ultra-broadband power amplifier based on a Ga N HEMT, which operates in the frequency range from 3 to 8 GHz, is presented in this paper. A TGF2023-02 Ga N HEMT chip from Tri Quint is adopted and modeled. A novel negative feedback structure is applied in the circuit. The measured results show that the amplifier module has a wide range frequency response that is almost consistent with those of simulation at frequencies from 3 to 6.5 GHz. The measured power gain is greater than 7 d B between 3 and 6.5 GHz.The saturated output power is 38.5 d Bm under DC bias of Vds D28 V, Vgs D 3:5 V at the frequency of 5.5 GHz.     

微电容超声换能器的前端专用集成电路设计

针对微电容超声换能器(CMUT)微弱电流信号检测的要求,设计了一种用于CMUT的前端专用集成电路——运算放大器(OPA)电路。运算放大器电路采用两级放大结构,第一级采用全差分折叠-共源共栅结构,输出级采用AB类控制的轨到轨输出级,在运算放大器电路反相输入端和输出端通过一个反馈电阻实现CMUT电流信号到电压信号的转换。采用GlobalFoundries 0.18μm的标准CMOS工艺进行了仿真设计和流片,芯片尺寸为226μm×75μm。仿真结果表明,运算放大器的开环增益为62 dB,单位增益带宽为30 MHz,在3 MHz处的输入参考噪声电压为2.9μV/Hz^1/2,电路采用±3.3 V供电,静态功耗为11 mW。测试结果表明仿真与实测结果相符,该运算放大器电路能够实现CMUT微弱电流信号检测功能。