A 900MHz CMOS RF power amplifier with digitally controllable output power has been proposed and designed with 0.6${\mu}{\textrm}{m}$ standard CMOS technology. The designed power amplifier was composed of digitally controllable switch mode pre-amplifiers with an integrated 4nH spiral inductor load and class-C output stage. Especially, to compensate the 1ow Q of integrated spiral inductor, cascode amplifier with a Q-enhancement circuit is used. It has been shown that the proposed power control technique allows the output power to change from almost 3dBm to 13.5dBm. And it has a maximum PAE(Power Added Efficiency) of almost 55% at 900MHz operating frequency and 3V power supply voltage.
Ham, Junghyun;Jung, Haeryun;Kim, Hyungchul;Lim, Wonseob;Heo, Deukhyoun;Yang, Youngoo
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제14권2호
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pp.235-245
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2014
This paper presents an envelope tracking power amplifier using a standard CMOS process for the 3GPP long-term evolution transmitters. An efficiency of the CMOS power amplifier for the modulated signals can be improved using a highly efficient and wideband CMOS bias modulator. The CMOS PA is based on a two-stage differential common-source structure for high gain and large voltage swing. The bias modulator is based on a hybrid buck converter which consists of a linear stage and a switching stage. The dynamic load condition according to the envelope signal level is taken into account for the bias modulator design. By applying the bias modulator to the power amplifier, an overall efficiency of 41.7 % was achieved at an output power of 24 dBm using the 16-QAM uplink LTE signal. It is 5.3 % points higher than that of the power amplifier alone at the same output power and linearity.
A CMOS power amplifier for IMT-2000 is designed with 0.25-${\mu}m$ CMOS technology. This amplifier circuits consist of two cascode stages. Used cascode structure has good reverse isolation. These amplifier circuits consist of two stages which are driver stage and power amplification stage. The designed power amplifier is simulated with ADS using 0.25-${\mu}m$ CMOS library at 3.3 V power supply. Simulation results indicate that the amplifier has a PAE of 39 % and power gain of 24 dBm at 1.95 GHz.
This paper presents a two stage L-band power amplifier realized with a $0.32{\mu}m$ Silicon-On-Insulator (SOI) CMOS technology. To overcome a low breakdown voltage limit of MOSFET, stacked-FET structures are employed, where three transistors in the first stage amplifier and four transistors in the second stage amplifier are connected in series so that their output voltage swings are added in phase. The stacked-FET structures enable the proposed amplifier to achieve a 21.5 dB small-signal gain and 15.7 dBm output 1-dB compression power at 1.9 GHz with a 122 mA DC current from a 4 V supply. The amplifier delivers a 19.7 dBm. This paper presents a two stage L-band power amplifier realized with a $0.32{\mu}m$ Silicon-On-Insulator (SOI) CMOS technology. To overcome a low breakdown voltage limit of MOSFET, stacked-FET structures are employed, where three transistors in the first stage amplifier and four transistors in the second stage amplifier are connected in series so that their output voltage swings are added in phase. The stacked-FET structures enable the proposed amplifier to achieve a 21.5 dB small-signal gain and 15.7 dBm output 1-dB compression power at 1.9 GHz with a 122 mA DC current from a 4 V supply. The amplifier delivers a 19.7 dBm saturated output power with a 16 % maximum Power Added Efficiency (PAE). A bond wire fine tuning technology enables the amplifier a 23.67 dBm saturated output power with a 20.4 % maximum PAE. The die area is $1.9mm{\times}0.6mm$.
본 연구에서는 ISM 밴드의 블루투스 응용을 위한 2단 CMOS E급 전력증폭기를 설계하였다. 제안된 전력증폭기는 2.4GHz의 주파수에서 동작하며 0.35um CMOS기술과 Hspice 툴을 이용하여 설계 및 시뮬레이션 되었고 Mentor 툴을 이용하여 레이아웃되었다. 전력증폭기의 구조는 간단한 2단으로 설계하였다. 첫단에는 입력매칭네트웍과 전압증폭단인 전치증폭기로, 둘째단은 최대효율과 최대전력을 위한 E급 전력증폭단과 출력 매칭네트웍으로 구성하였다 내부단은 가장 간단한 구조의 L구조의 매칭네트웍을 이용하여 제작될 전체칩의 크기를 최소화하였다. 본 연구에서 제안된 전력증폭기는 2.4GHz의 동작주파수와 2.5V의 낮은 공급전압에서 25.4dBm의 출력전력과 약 39%의 전력부가효율을 얻을 수 있었다. 패드를 제외한 칩의 크기는 약 0.9${\times}$0.8(mm2)였다.
In this paper, A CMOS power amplifier for PCS is designed with 0.65-$\mu\textrm{m}$ CMOS technology. Differential cascode structure is used which has good reverse isolation and wide voltage swing. This amplifier circuits consist of three stages which are power amplification stage, driver stage and power control stage. We obtain output power of 30 ㏈m, IMD3 of -31㏈c and efficiency of 30 % at input power of 4 ㏈m.
This paper proposes a high-efficiency power amplifier (PA) with uneven bias. The proposed amplifier consists of a driver amplifier, power stages of the main amplifier with class AB bias, and an auxiliary amplifier with class C bias. Unlike other CMOS PAs, the amplifier adopts a current-mode transformer-based combiner to reduce the output stage loss and size. As a result, the amplifier can improve the efficiency and reduce the quiescent current. The fully integrated CMOS PA is implemented using the commercial Taiwan Semiconductor Manufacturing Company 0.18-${\mu}m$ RF-CMOS process with a supply voltage of 3.3 V. The measured gain, $P_{1dB}$, and efficiency at $P_{1dB}$ are 29 dB, 28.1 dBm, and 37.9%, respectively. When the PA is tested with 54 Mbps of an 802.11g WLAN orthogonal frequency division multiplexing signal, a 25-dB error vector magnitude compliant output power of 22 dBm and a 21.5% efficiency can be obtained.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제16권5호
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pp.687-694
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2016
A differential power amplifier operating at millimeter-wave frequencies is demonstrated using a 65-nm CMOS technology. All of the input, output, and inter-stage network are implemented by transformers only, enabling impedance matching with low loss and a wide bandwidth. The millimeter-wave power amplifier exhibits measured small-signal gain exceeding 12.6 dB over a 3-dB bandwidth from 45 to 56 GHz. The output power and PAE are 13 dBm and 11.7%, respectively at 50 GHz.
A CMOS power amplifier for wireless home networks is designed using 0.2sum 1-poly 5-metal standard CMOS technology and simulation results are presented. The power amplifier provides maximum output power of 16.5dBm to a 50-Ohm load at 2.450Hz and dissipates 220mW of dc power from a single 2.5-V supply. The designed CMOS power amplifier has power control range of 20dB and an overall power-added efficiency of 17%
본 논문에서는 DT-CMOS(Dynamic Threshold voltage CMOS) 스위칭 소자와 DTMOS Error Amplifier를 사용한 고 효율 전원 제어 장치(PMIC)를 제안하였다. 높은 출력 전류에서 고 전력 효율을 얻기 위하여 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식을 사용하여 PMIC를 구현하였으며, 낮은 온 저항을 갖는 DT-CMOS를 설계하여 도통 손실을 감소시켰다. 벅 컨버터(Buck converter) 제어 회로는 PWM 제어회로로 되어 있으며, 삼각파 발생기, 밴드갭 기준 전압 회로, DT-CMOS 오차 증폭기, 비교기가 하나의 블록으로 구성되어 있다. 제안된 DT-CMOS 오차증폭기는 72dB DC gain과 83.5위상 여유를 갖도록 설계하였다. DTMOS를 사용한 오차증폭기는 CMOS를 사용한 오차증폭기 보다 약 30%정도 파워 소비 감소를 보였다. Voltage-mode PWM 제어 회로와 낮은 온 저항을 스위칭 소자로 사용하여 구현한 DC-DC converter는 100mA 출력 전류에서 95%의 효율을 구현하였으며, 1mA이하의 대기모드에서도 높은 효율을 구현하기 위하여 LDO를 설계하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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