This thesis presents a amplitude modulator for polar transmitters and high gain low voltage amplifiers.
Amplitude modulator for class E2-EDGE polar transmitter consists of a wideband buffered linear amplifier as a voltage source and a high efficient switching amplifier as a dependant current source. The linear amplifier using a class AB bias topology has a high current driving capability of approximately 300mA. Local feedback scheme applied to a buffer amplifier and adaptive compensation applied to a OTA result in a wide bandwidth, 8 ~ 31MHz. Extreme low output impedance, under 0.5?? at a 5MHz switching frequency, can guarantee a small ripple voltage such as 1mV. With the help of a accurate switching feedback loop analysis, 3rd order ripple filter can be used without current feedback scheme. The amplitude modulator for EDGE can drive a equivalent DC resistance, 4??, as a power amplifier with a wide output voltage range, 0.4V ~3V. It means 2.25W can be delivered to power amplifier with a high efficiency. The circuit has been designed in 0.35??m CMOS technology with an area of 3.61mm2.
Amplitude modulator for class 3-WCDMA polar transmitter also consists of a wideband buffered linear amplifier and a high efficient switching amplifier. The linear amplifier with a normally off additional switch has a high current driving capability of approximately 300mA. Local feedback scheme applied to a buffer amplifier result in a wide bandwidth, 35~40MHz. Low output impedance, under 1?? at a 15MHz switching frequency, can guarantee a small ripple voltage such as 3~5mV. With the help of a accurate switching feedback loop analysis, 3rd order ripple filter can be used without current feedback scheme. The amplitude modulator for WCDMA can drive a equivalent DC resistance, 7.5??, with a wide output voltage range, 0.4V ~3V. With a light load efficiency improvement scheme and additional switch in the linear amplifier, efficiency is improved by 20% at 18dBm. The circuit has been designed in 0.35??m CMOS technology with an area of 3.74mm2.
More 100dB, about 1V amplifiers are designed with a new gain boosting scheme using positive feedback and negative feedback. Due to a novel class AB bias scheme, a few hundred MHz bandwidth amplifiers can be designed at power consumption of 600??W, 660??W, 9.2mW, and 16mW. The proposed amplifiers are simulated using 65nm CMOS process.
본 논문은 Polar 송신기용 진폭변조기와 낮은 전원전압에서 동작하는 높은 전압이득 증폭기에 대한 내용을 담고있다.
Class E2 EDGE Polar 송신기용 진폭변조기는 전압원으로 동작하는 광대역 선형증폭기와 종속 전류원으로 동작하는 고효율 스위칭 증폭기로 이루어진다. Class AB 바이어스로 동작하는 선형증폭기는 약 300mA의 전류를 구동한다. 버퍼에 적용된 국부 부귀환과, OTA에 적용된 적응 보상법으로 인해 8~31MHz의 광대역 특성을 가진다. 5MHz에서 0.5?? 의 극도로 낮은 출력 저항이 1mV의 낮은 리플 전압을 보장한다. 정확한 스위칭 증폭기의 부귀환 해석으로 인해 3차 리플 필터를 전류 부귀환 없이 사용하였다. 설계된 EDGE 진폭변조기는 4?? 부하를 0.4V ~ 3V까지 구동한다. 그것은 2.25W의 전력을 높은 효율로 전력 증폭기에 공급함을 의미한다. 회로는 0.35?? CMOS로 설계되었으며 칩 면적은 3.61mm2이다.
Class 3 WCDMA Polar 송신기용 진폭변조기 또한 광대역 선형증폭기와 고효율 스위칭 증폭기로 이루어진다. 평상시에는 꺼져있는 스위치를 가진 선형증폭기는 약 300mA의 전류 구동 능력을 가진다. 국부 부귀환이 적용된 버퍼 증폭기는 35~40MHz의 광대역 특성을 가진다. 15MHz의 스위칭 주파수에서 1??이하의 낮은 출력 저항은 리플 전압은 3~5mV로 생성한다. 정확한 스위칭 증폭기의 부귀환 해석으로 인해 3차 리플 필터를 전류 부귀환 없이 사용하였다. 설계된 WCDMA 진폭변조기는 7.5?? 부하를 0.4V ~ 3V까지 구동한다. 낮은 출력 영역의 효율 개선 방법과, 선형 증폭기에 적용된 스위치로 인해 18dBm에서 20%정도의 효율을 개선하였다. 회로는 0.35?? CMOS로 설계되었으며 칩 면적은 3.74mm2이다.
100dB이상의 전압이득, 약 1V에서 동작하는 증폭기들은 정귀환과 부귀환을 동시에 이용한 새로운 이득 증폭법을 적용하였다. 새로운 Class AB 바이어스 방식으로 인해 600??W, 660??W, 9.2mW, 16mW의 전력 소모만으로 수백 MHz에 대역폭을 가지게 설계할 수 있었다. 제안된 증폭기들은 65nm CMOS 소자를 이용하여 설계되었다.
