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JSSC 2010第10期Other0.18μmPower Amplifier

A Charging Acceleration Technique for Highly Efficient Cascode Class-E CMOS Power

提出一种充电加速技术CAT,提升级联Class-E CMOS功放的效率。
0.18-μm CMOS, 3.3V, 1.6GHz, 30.7dBm, 45.6% PAE
级联Class-ECMOS功放充电加速功率损耗效率提升
创新点1:引入电容元件加速充电(方法创新)。通过在共栅极器件的漏极和源极之间添加电容元件(CAT技术),显著加速了充电速度,使共栅极器件在共源极器件关闭后能够快速切断,从而减少功率损耗。实验数据显示,该技术将功率附加效率(PAE)提高了5%-9%。
创新点2:优化级联结构减少功率损耗(电路创新)。通过改进传统级联结构的开关特性,降低了共栅极器件从三极管区到截止区的过渡时间,从而减少了动态功率损耗。在1.6 GHz频率下,PAE达到45.6%,输出功率为30.7 dBm。
创新点3:提高功率附加效率(系统创新)。通过结合电容加速技术和级联结构优化,整体系统效率显著提升。在1.5-2.0 GHz范围内,PAE比传统级联E类PA提高了5%-9%,动态范围达到40 dB。
创新点4:全集成CMOS工艺实现(工艺创新)。采用0.18微米CMOS工艺实现了高集成度的功率放大器,支持3.3 V电源电压,兼具高输出功率和高效率,适用于现代无线通信系统的紧凑设计需求。
Abstract
A cascode configuration in class-E CMOS power amplifiers (PAs) provides high reliability with respect to break- down considerations. However , it causes a power loss due to the slow transition of a common-gate device from the triode region to the cut-off region. To minimize the power loss of cascode class-E CMOS PAs, we propose a charging acceleration technique, CAT. This method incorporates a capacitive element between the drain and the source of a common-gate device in a cascode configura- tion,