Reyalizasyon sistèm san fil lè l sèvi avèk RF chofè anplifikatè pouvwa
Koulye a, 8Vpp ak batman lajè modulation RF segondè-vòltaj / segondè-pouvwa chofè ka reyalize sou baz 1.2V 65nm CMOS teknoloji. Nan seri a frekans opere nan 0.9 3.6GHz, chip la ka bay yon balanse pwodiksyon maksimòm de 8.04Vpp nan yon chaj 50Ω nan yon vòltaj opere 9V. Sa a pèmèt chofè CMOS konekte dirèkteman ak kondwi tranzistò pouvwa tankou LDMOS ak GaN. Rezistans maksimòm chofè sa a se 4.6Ω. Ranje kontwòl sik devwa ki mezire nan 2.4GHz se 30.7% a 71.5%. Lè l sèvi avèk yon nouvo kouch oksid mens drenaj ekstansyon MOS aparèy, chofè a ka reyalize serye operasyon wo-vòltaj, ak nouvo aparèy sa a pa mande pou depans adisyonèl lè aplike pa teknoloji CMOS.
Modèn radyo kominikasyon san fil pòtatif (ki gen ladan frekans radyo (RF) anplifikatè pouvwa (PA)) yo tout aplike nan CMOS gwo twou san fon submicron. Sepandan, nan sistèm enfrastrikti san fil, akòz bezwen pou pi gwo nivo pwodiksyon pouvwa, li nesesè pou reyalize RF PA nan Silisyòm LDMOS oswa teknoloji ibrid (tankou GaA ak plis avanse GaN). Pou jenerasyon kap vini an nan sistèm enfrastrikti reconfigurabl Nan lòt mo, mòd nan switch PA (SMPA) sanble yo bay fleksibilite ki nesesè yo ak pèfòmans segondè pou milti-bann transmetè milti-mòd. Sepandan, yo nan lòd yo konekte tranzistò yo wo-pouvwa yo itilize nan SMPA nan estasyon baz la nan tout modil dijital CMOS nan transmetè a, yon bande RF CMOS chofè ki kapab jenere yon vòltaj segondè (HV) balanse obligatwa. Sa a pa sèlman ka reyalize pi bon pèfòmans segondè-pouvwa tranzistò, men tou, ka dirèkteman itilize dijital pwosesis siyal kontwole SMPA obligatwa D 'batman kè a, kidonk amelyore pèfòmans an jeneral nan sistèm lan.
Defi konsepsyon
Kapasite nan opinyon nan LDMOS oswa GaN SMPA se nòmalman plizyè picofarads epi yo dwe kondwi pa yon siyal batman kè ak yon anplitid ki pi wo pase 5Vpp. Se poutèt sa, chofè a CMPA SMPA dwe bay tou de segondè vòltaj ak pouvwa Watt-nivo RF. Malerezman, gwo twou san fon sub-micron CMOS poze anpil defi nan realizasyon an nan wo-vòltaj ak segondè-pouvwa anplifikatè ak chofè, espesyalman ekstrèmman ba vòltaj la opere maksimòm (sa vle di, ki ba vòltaj pann ki te koze pa pwoblèm fyab) ak pasif pasif ak gwo pèt. Aparèy (pou egzanp pou transfòmasyon enpedans).
Solisyon ki deja egziste
Pa gen anpil metòd pou aplike sikwi segondè-vòltaj yo. Solisyon teknik (tankou oksid milti-pòtay) ki ka reyalize tranzistò tolerans segondè-vòltaj yo ka itilize, men pri a se ke pwosesis pwodiksyon an chè, ak mask adisyonèl ak etap pwosesis yo dwe ajoute nan pwosesis CMOS debaz la, kidonk sa a solisyon se pa ideyal. Anplis de sa, yo nan lòd yo fiable ogmante tolerans la vòltaj segondè, yo ka itilize yon konplo sikwi lè l sèvi avèk sèlman estanda baz tranzistò liy (lè l sèvi avèk aparèy oksid mens / epè). Nan dezyèm metòd la, anpile aparèy oswa katod seri yo se egzanp ki pi komen. Sepandan, konpleksite ak pèfòmans RF gen gwo limit, sitou lè kantite seri ki konekte katod (oswa anpile) aparèy ogmante a 2 oswa plis. Yon lòt fason pou aplike sikwi segondè-vòltaj yo se itilize drenaj-pwolonje tranzistò efè jaden (EDMOS) nan teknoloji debaz CMOS jan sa dekri nan atik sa a.
Nouvo solisyon
Aparèy ekstansyon drenaj la baze sou teknoloji fil elektrik entelijan, ki benefisye de realizasyon dimansyon trè byen nan rejyon ACTIVE (Silisyòm), STI (oksid) ak GATE (polysilicon), ak itilizasyon liy debaz san depans adisyonèl Deep sub-micron CMOS teknoloji reyalize de tranzistò tolerans-wo vòltaj, PMOS ak NMOS. Malgre ke pèfòmans RF nan aparèy EDMOS sa yo aktyèlman pi ba konpare ak tranzistò estanda lè l sèvi avèk pwosesis sa a, yo ka toujou itilize nan tout sikwi segondè-vòltaj la akòz eliminasyon mekanis pèt enpòtan ki asosye ak lòt sikwi ekivalan HV (tankou seri katod ) Pou reyalize pi wo pèfòmans an jeneral.
Se poutèt sa, wo-vòltaj topoloji chofè CMOS ki dekri nan atik sa a itilize EDMOS aparèy pou fè pou evite aparèy anpile. Chofè CMOS RF la adopte aparèy EDMOS kouch oksid mens epi li fabrike nan yon pwosesis CMOS ki ba sibstiti 65nm ki ba, e pa gen etap mask oswa pwosesis adisyonèl ki nesesè. Pou PMOS ak NMOS, fT a mezire sou aparèy sa yo depase 30GHz ak 50GHz, respektivman, ak vòltaj pann yo limite a sa sèlman 12V. High-vitès CMOS chofè te san parèy reyalize yon balanse pwodiksyon nan 8Vpp jiska 3.6GHz. Tankou yon bann lajè SMPA ki baze sou espas bay kondwi.
Figi 1 se yon dyagram schematic nan estrikti a nan chofè a dekri nan dokiman sa a. Etap pwodiksyon an gen ladan yon varyateur ki baze sou EDMOS. Aparèy EDMOS ka dirèkteman kondwi pa ba-vòltaj segondè-vitès tranzistò estanda, ki senplifye entegrasyon an nan etap pwodiksyon an ak lòt sikwi dijital ak analòg CMOS sou yon sèl chip. Chak tranzistò EDMOS kondwi pa yon tanpon kon (tanpon A ak B nan Figi 1) aplike pa 3 etap varyateur CMOS. De tanpon yo gen diferan nivo DC asire ke chak varyateur CMOS ka opere stabl nan yon vòltaj nan 1.2V (limite pa teknoloji, se sa ki, VDD1-VSS1 = VDD0-VSS0 = 1.2V). Yo nan lòd yo sèvi ak diferan tension ekipman pou pouvwa ak pèmèt menm operasyon an AC, de tanpon yo gen egzakteman menm estrikti a epi yo bati nan yon separe Deep N-Oke (DNW) kouch. Se balanse pwodiksyon an nan chofè a detèmine pa VDD1-VSS0, ak nenpòt ki valè ki pa depase vòltaj la pann maksimòm nan aparèy la EDMOS ka chwazi nan volonte, pandan y ap operasyon an nan chofè a entèn rete san okenn chanjman. Chan de kous la nivo DC ka separe siyal la opinyon nan chak pezib.
Figi 1. Schematic dyagram nan sikwi kondwi RF CMOS ak fòm vòltaj korespondan.
Yon lòt fonksyon nan chofè a CMOS se kontwole lajè a batman kè nan pwodiksyon an kare vag, ki se reyalize pa batman lajè batman (PWM) nan teknoloji patipri pòtay varyab. Kontwòl PWM ede reyalize amann-akor ak akor fonksyon, kidonk amelyore pèfòmans nan aparèy avanse SMPA. Nivo patipri nan premye varyateur la (M3) nan tanpon yo A ak B ka deplase monte / desann siyal la RF sinusoidal opinyon ak referans a papòt la chanje nan varyateur nan tèt li. Chanjman nan vòltaj la patipri pral chanje lajè a batman kè pwodiksyon nan varyateur la M3. Lè sa a, yo pral siyal la PWM dwe transmèt nan de lòt varyateur yo M2 ak M1 ak konbine nan etap pwodiksyon an (EDMOS) nan chofè a RF.
lòt pwodwi nou an:
