2012射頻集成電路設(shè)計(jì)第九章

1、Institute of RF- & OE-ICsSoutheast University功率放大器(PA)第九章概述PA與小信號(hào)放大器的區(qū)別PA的主要指標(biāo)大信號(hào)阻抗匹配線性化技術(shù)CMOS功率放大器東南大學(xué)射光所1第九章Institute of RF- & OE-ICsSoutheast University概述功率頻和大于發(fā)射天線發(fā)號(hào)于于大定送以對(duì)數(shù)值(W)、定義為(mW)d表示單B是W 10lg(PmW ) 10lg(PW ) 30PdBm，度是對(duì)50 ，0V信為V 2102P 1 W 1000 mW max 2R2 50 10lg(P) 10lg(103) 30 dBmPdBmmW2第九

2、章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University概述小 取 配 大、小大器傳效需要使輸效為了載與為 0小，高(電號(hào)源內(nèi)或形大共匹功率大器效大載號(hào)題率：PA輸出大信換為交鍵指率功是常有供大器功效個(gè)大器輸，常不考慮放大大：若信號(hào)波形絡(luò)含大失號(hào)因功大器性得十重要3第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University概述效和線性是流矛率時(shí)大效大效性耗失真或同率效由性4第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast UniversityPA與

3、小信號(hào)放大器的別小 常是功具號(hào)大足道：態(tài)提供大信考大信號(hào)效，但，擊穿常會(huì)考大耗出，大器：應(yīng)作于大能范和，大變有大動(dòng)電是匹配是難小定意分號(hào)放大器：要關(guān)心大不僅要看電壓，要看跟有益不增以為電為(1 )RvRoLLAvr (1 )R1/ g Rv(1 )RLinLmL vosRLAvsR r (1 )RR / 1/ gRvSLSmL5第九章Z. Q. LI區(qū)Institute of RF- & OE-ICsSoutheast UniversityPA與小信號(hào)放大器的別 100RS 100 RL 50 Av 0.98 0.96Avs表示，電路v2v2/ RRPGT LPAVSoL 4 o S G 7.

4、4 8.7 dBvs / 22 / RS然v2TRL是s因，功增6第九章Z. Q. LI區(qū)Institute of RF- & OE-ICsSoutheast UniversityPA的主要指標(biāo)輸益大大由統(tǒng)定不同輸統(tǒng)大要求盡間，在個(gè)人無(wú)要求，根之出入號(hào)大小，大器增大為20c ency)0dB功2效率(E加效率(，P 表電e Adde提供Ec ency PAE)，G表示P 表示，功大效義為PL PD功(PAE) 定義為PAE PLPin 1 1 PDG 7第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast UniversityPA的主要指標(biāo)3.大真會(huì)同失真

5、表在相，在信位上會(huì)大器、出功個(gè)分以很小雙試表然，大輸表示輸入兩調(diào)大(IM3)對(duì)信況，IM )來(lái)表示Adjacent義為道對(duì)鄰信調(diào)(ACPRRatio)： P0功Channel帶er信號(hào)內(nèi)或P1之ACPR P0 / P18第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast UniversityPA的主要指標(biāo)誤差矢和幅度(EVMEVeo用Mde)：實(shí)際失會(huì)號(hào)出表失真和之誤4率是效能、減CDMA其中用戶(hù)是個(gè)基本求是或變化B值變化波入，模數(shù)或步反5 輸入輸了了大得最大得駐小有入反輸配，這會(huì)在出形9第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-

6、ICsSoutheast UniversityA類(lèi)(甲類(lèi))功放大性大器，會(huì)失真對(duì)輸入大信值體體管在極個(gè)內(nèi)保持導(dǎo)匹配網(wǎng)絡(luò)為 IQ Io sin tiC IQ io電極總壓 VCC Vo sin tvCE10第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University上得到最大為 IQIo, max最大輸出Vo, max Io, max RL為 VCC VCCIQRLV 2 IQVCC CCRL電為PD大為V 212Po, maxIo, maxVo, maxCC 2RL11第九章Z. Q. LIIQInstitute of RF- & OE-IC

7、sSoutheast University大器大P1o, max 50%maxP2D如果輸出隨之幅度 用Vo，示 減小表示為輸出減小變因V/ 2R 12V 2Po oLoV 22 V 2PD/ RCCLCC為設(shè)么在功放大設(shè)會(huì)變換ro問(wèn)?變了R 1 kZ 經(jīng)IC 10 mA為設(shè) 5 VVCC) 共配RL ro 1 k12第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University知最大得輸出 10 V VCCIC ro(IIo, max小于IC因)并有ma VCC / RL 5 mA 10 mA(Vo)等于VCCVo, max為最大輸出 VCC

8、 5 V大大輸V 212 12.5 mWPo, maxIo, maxVo, max CC 2RL放大效Po, max 1VCC 15 25%2 110VCCIC2 RLIC13第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University2)共R 為配置置 VCC510 103 500 RLIC分最大為 VCC / RL 10 mA為1 VCC 5 VIo, max最大Vo, max大V 2 25 mWPo, maxIo, maxVo, maxCC 2RL52大為 Po, max 1VCC 1 50%2 0.5 10VCC IC2 RL IC1

9、4第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University論共和小知匹配在功大器定，大設(shè)不是最佳選很負(fù)，電RL大RL，置變換置o，A類(lèi)擺幅網(wǎng)絡(luò)大以RL=(VCC-Vsat)2/(2Po),V最大該電以1)RL定，置定載變成RLIC：IC=VCC/RL2)3) 在4)大大器輸入之間最大共匹配晶體管能為2VCC/RL最大為2VCC最耗為VCC2/RL15第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University2. B類(lèi)（類(lèi)）率大大B（乙）類(lèi)置電半周導(dǎo)零，信號(hào)止，有號(hào)IC體只在信iCiC靜

10、態(tài)工作點(diǎn)vBEt匹配網(wǎng)絡(luò)vBEt16第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University表示為sin0 t t 2Iti t PC0IP為最大值體管直 1電通式i t dt IPTIDCC中波分T0由基波和波分成波器基波分表示I= P sin t基波2平輸出為I 2 P RLPo8提供為VI VCCIDCZ. Q. LICCPPDC17第九章Institute of RF- & OE-ICsSoutheast University公為Po IPRL PDC8VCCI 2/ 2RL 2PRL VCCI/ RL8 IPRL 2VCC /

11、RL RL 78.5%有8VCC8VCC4表示為I 2 RVIPT PDC Po CCP PL8/ RL I，PT最大2V 2PT , maxCC R2L18第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University已1) 根該VCC和輸出率PoB類(lèi)放大器計(jì)步歸納輸出功率同，負(fù)絡(luò)RL：RL=(VCC-Vsat)2/(2Po)若配定變，RL導(dǎo)置半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)為180o配2)3) 在4)最大于B類(lèi)和大器入之間進(jìn)共軛最大電電為2VCC/RL大為2VCC為2VCC2/(2RL)大輸出大失真因輸出匹配絡(luò)有19第九章Z. Q. LIInstitute o

12、f RF- & OE-ICsSoutheast UniversityB類(lèi)率大另是推挽式，以效免失真20第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University3. C類(lèi)(丙類(lèi))功率放大進(jìn)小于1 0是C類(lèi)小，以得大器C類(lèi)放大是看C類(lèi)大器置匹配網(wǎng)絡(luò)以和A類(lèi)要使大器基本，以似復(fù)入正大器號(hào)于C類(lèi)，因力類(lèi)號(hào)更高對(duì)包絡(luò)大是有吸21第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast UniversityiCiC靜態(tài)工作點(diǎn)vBEt 180 180vBEt22第九章Z. Q. LIInstitute of RF- &

13、 OE-ICsSoutheast University以表示為0 t 022i t Isin t Icos t CPP2 t 202電分表為 / 2 /Icos dt IP sin cos sin t IIDCPP / 2 /22 為導(dǎo)23第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University設(shè)表基波分為IFs波分被波，輸出為I 2 RFLPo2由葉展開(kāi)式得到IF 2 / 2 / IIP2sin t Icos cos tdt 2 sin 2 IFPP / 2 / TI 2 RL 2V CC 2RLIF, maxIF VCC VCC /

14、RLF2/ RL最大輸出此最大V 2 CC 2RLPo, max24第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University提供為 2sin cos IP IVVDCDCCC2 sin 2FCC輸出最大4sin cos 2 sin 2 PPDCo, max效為 2 sin 2 Po, max4sin cos maxPDC100當(dāng)導(dǎo)角近0 4sin cos 1P P P P體管表示為T(mén)DCoo 2 sin 2 IP 1 cos Imax體第九章大為25Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast Un

15、iversity對(duì)最大輸出大表為 2VCC 1 cos IR 2 sin 2 maxL最大效，當(dāng)100趨向于無(wú)窮大1) 根因C類(lèi)VCC大是C大換來(lái)出功大步：PoRL出RL=(VCC-Vsat)2/(2Po)，變成RL該值不同，2) 偏置用匹網(wǎng)將給定，小配為Imax，最大電180o號(hào)大入承受之最大3)4)2VCC，最大為PT26第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University4. A類(lèi)、B類(lèi)C類(lèi)功大小大表示為 sin 22max4 sin cos227第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSouth

16、east University5. D類(lèi)(對(duì)C類(lèi)于D類(lèi)(類(lèi))功放大大分以出論00只發(fā)為零大器如類(lèi) 功M1LCRLRvinVCC1:n濾波器M228第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast UniversityA類(lèi)、B類(lèi)內(nèi)導(dǎo)通晶以C類(lèi)，D類(lèi)大內(nèi)等于0，關(guān)態(tài)，半個(gè)另外個(gè)電不消因從上00關(guān)是存效于0029第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University6. E類(lèi)功率放大器其RL第九章Po是希望則需要輸出功匹配Q值絡(luò)選負(fù)載變寬如果RL30RL 0.577VDD不等/ Po負(fù)載Z. Q. L

17、IInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University7. F類(lèi)功率放大類(lèi)而且大征波不在波會(huì)發(fā)，一個(gè)或多個(gè)率上路會(huì)發(fā)波峰化大器L3RFCCB3oC3L1C1o次波是基效電1 9，則到88%極大，并且最大會(huì)變化0變?yōu)閂CCZ. Q. LI31第九章Institute of RF- & OE-ICsSoutheast University32第九章Z. Q. LICB 8C3C 81 C31601L139 2C03Q C R 001LC 11RLL 11 2C 01Institute of RF- & OE-ICsSoutheast University在基多

18、個(gè)奇次波形為用/輸元極電壓長(zhǎng)波 有奇長(zhǎng)形成極電壓，適用于傳，使種是波范圍RFCCB0L1Z0=Z0C133第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University體管管 0%電含有基波和奇波形V是波關(guān)奇，波(波基波為基波為4 VDD峰極電Z 22V 48VDDDDR 0 RLiD, pkLRRL得L有基波分輸4VDD / 2Po 2RL8VDD/(R)34第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University大信號(hào)阻抗匹配對(duì)應(yīng)功率P1的阻抗曲線對(duì)應(yīng)功率P2的阻抗曲線35第九章Z.

19、Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University線性化技術(shù)36第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University線性化技術(shù)37第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University線性化技術(shù)PA38第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University線性化技術(shù)39第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University線性化技術(shù)40第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University線性化技術(shù)41第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICsSoutheast University線性化技術(shù)線性化術(shù)小：42第九章Z. Q. LIInstitute of RF- & OE-ICs