Die realisering van draadlose stelsel met behulp van RF-kragversterker-drywer
Op die oomblik kan 8Vpp- en polsbreedte-modulasie-RF-hoëspanning- / hoëkragbestuurders gerealiseer word aan die hand van 1.2V 65nm CMOS-tegnologie. Binne die bedryfsfrekwensiebereik van 0.9 tot 3.6 GHz kan die skyfie 'n maksimum uitsetswaai van 8.04Vpp lewer tot 'n 50Ω-lading by 'n 9V-werkspanning. Dit stel CMOS-bestuurders in staat om kragtransistors soos LDMOS en GaN direk aan te sluit. Die maksimum weerstand van hierdie drywer is 4.6Ω. Die dienssiklusbeheerbereik gemeet by 2.4 GHz is 30.7% tot 71.5%. Deur die gebruik van 'n dun MOS-toestel met 'n dun oksiedlaagafvoerverlenging, kan die bestuurder betroubare hoëspanning bewerkstellig, en hierdie nuwe toestel benodig nie ekstra koste as dit deur CMOS-tegnologie geïmplementeer word nie.
Moderne draadlose handradio-radio's (insluitend radiofrekwensie (RF) -versterkers (PA)) word almal in diep submikron CMOS geïmplementeer. As gevolg van die behoefte aan groter uitsetkragvlakke in draadlose infrastruktuurstelsels, is dit egter nodig om RF PA te bereik deur silikon-LDMOS of hibriede tegnologieë (soos GaA en meer gevorderde GaN). Vir die volgende generasie herkonfigureerbare infrastruktuurstelsels Met ander woorde, die skakelaarmodus PA (SMPA) bied blykbaar die vereiste buigsaamheid en hoë werkverrigting vir multiband-multimodus-senders. Om die hoë-krag transistors wat in die SMPA van die basisstasie gebruik word, aan al die digitale CMOS-modules van die sender te koppel, is 'n breëband RF CMOS-drywer egter nodig om 'n hoë spanning (HV) te kan opwek. Dit kan nie net beter kragvermoë met 'n hoë krag lewer nie, maar kan ook digitale seinverwerking gebruik om die vereiste SMPA-insetpulsgolfvorm te beheer, en sodoende die algehele prestasie van die stelsel te verbeter.
Ontwerp-uitdaging
Die ingangskapasitansie van LDMOS of GaN SMPA is gewoonlik 'n aantal picofarads en moet aangedryf word deur 'n polssignaal met 'n amplitude hoër as 5Vpp. Daarom moet die SMPA CMOS-bestuurder sowel hoë spanning as wattvlak RF-krag lewer. Ongelukkig hou die diep submikron CMOS baie uitdagings in vir die verwesenliking van hoë- en hoëkragversterkers en -aandrywers, veral die uiters lae maksimum werkspanning (dws lae afbreekspanning veroorsaak deur betroubaarheidskwessies) en passiewe passiewe met groot verliese. Toestelle (byvoorbeeld vir impedansetransformasie).
Bestaande oplossings
Daar is nie veel metodes vir die implementering van hoogspanningsbane nie. Tegniese oplossings (soos multigate-oksied) wat transistors met 'n hoë spanning verdraagsaamheid kan bewerkstellig, kan gebruik word, maar die koste is dat die produksieproses duur is en dat addisionele maskers en verwerkingstappe by die basiese CMOS-proses gevoeg moet word. oplossing is nie ideaal nie. Om die hoëspanningtoleransie betroubaar te verhoog, kan 'n stroombaanskema gebruik word wat slegs standaard basislyn-transistors gebruik (wat dun / dik oksiedtoestelle gebruik). In die tweede metode is apparaatstapeling of reekskatodes die algemeenste voorbeelde. Die ingewikkeldheid en werkverrigting van RF het egter groot beperkings, veral as die aantal in serie gekoppelde katode (of gestapelde) toestelle toeneem tot 2 of meer. 'N Ander manier om hoëspanningskringe te implementeer, is om gebruik te maak van dreineer-uitgebreide veldeffektransistors (EDMOS) in basiese CMOS-tegnologie, soos beskryf in hierdie artikel.
Nuwe oplossing
Die afvoeruitbreidingsapparaat is gebaseer op intelligente bedradingstegnologie, wat baat vind by die realisering van baie fyn afmetings in die ACTIVE (silikon), STI (oksied) en GATE (polisilikon) gebiede, en die gebruik van basislyne sonder addisionele koste Diep sub-mikron CMOS-tegnologie besef twee hoëspanningstoleransietransistors, PMOS en NMOS. Alhoewel die RF-prestasie van hierdie EDMOS-toestelle eintlik laer is in vergelyking met standaardtransistors wat hierdie proses gebruik, kan dit steeds in die hele hoogspanningskring gebruik word as gevolg van die uitskakeling van belangrike verliesmeganismes wat verband hou met ander HV-ekwivalente stroombane (soos seriekatodes ) Om hoër algehele prestasie te behaal.
Daarom gebruik die hoëspanning CMOS-bestuurder-topologie wat in hierdie artikel beskryf word, EDMOS-toestelle om die stapeling van toestelle te vermy. Die RF CMOS-bestuurder neem dun oksiedlaag EDMOS-toestelle aan en word vervaardig deur 'n 65OS-basiese CMOS-proses met 'n lae standby-krag, en geen bykomende maskerstappe of -prosesse is nodig nie. Vir PMOS en NMOS oorskry die fT wat op hierdie toestelle gemeet word onderskeidelik 30 GHz en 50 GHz, en hul afbreekspanning is beperk tot 12 V. Snel-CMOS-bestuurders het ongekende 'n uitset van 8Vpp tot 3.6 GHz behaal. So 'n breë band gaping gebaseerde SMPA bied bestuur.
Figuur 1 is 'n skematiese diagram van die struktuur van die drywer hierin beskryf. Die uitvoerstadium bevat 'n EDMOS-gebaseerde omskakelaar. EDMOS-toestelle kan direk aangedryf word deur lae-spanning hoë-spoed standaard transistors, wat die integrasie van die uitvoerstadium en ander digitale en analoog CMOS-stroombane op 'n enkele skyf vereenvoudig. Elke EDMOS-transistor word aangedryf deur 'n tapse buffer (buffer A en B in figuur 1) wat deur 3 CMOS-omskakelaarstadia geïmplementeer word. Die twee buffers het verskillende GS-vlakke om te verseker dat elke CMOS-omskakelaar stabiel kan werk teen 'n spanning van 1.2V (beperk deur tegnologie, dit wil sê VDD1-VSS1 = VDD0-VSS0 = 1.2V). Die verskillende buffers het presies dieselfde struktuur en is ingebou in 'n aparte Deep N-Well-laag (DNW) om verskillende kragbronspanning te gebruik en dieselfde wisselstroomwerking te laat werk. Die uitsetswaai van die drywer word bepaal deur VDD1-VSS0, en enige waarde wat nie die maksimum afbreekspanning van die EDMOS-toestel oorskry nie, kan na willekeur gekies word, terwyl die werking van die interne drywer onveranderd bly. Die GS-vlakverskuiwingskring kan die insetsein van elke buffer skei.
Figuur 1. Skematiese diagram van RF CMOS-aandrywingskring en ooreenstemmende spanningsgolfvorms.
'N Ander funksie van die CMOS-drywer is om die pulsbreedte van die uitsetvierkantgolf te beheer, wat gerealiseer word deur pulsbreedte-modulasie (PWM) deur middel van veranderlike hekvoorspanningstegnologie. PWM-beheer help om fyninstellings- en afstemfunksies te bewerkstellig en sodoende die prestasie van gevorderde SMPA-toestelle te verbeter. Die vooroordeelvlak van die eerste omskakelaar (M3) van die buffers A en B kan die RF sinusvormige insetsein op / af beweeg met verwysing na die skakeldrempel van die omskakelaar self. Die verandering van die voorspanning sal die uitsetpulsbreedte van die omskakelaar M3 verander. Dan sal die PWM-sein deur die ander twee omskakelaars M2 en M1 gestuur word en in die uitsetstadium (EDMOS) van die RF-drywer gekombineer word.
Ons ander produk:
