უკაბელო სისტემის რეალიზაცია RF დენის გამაძლიერებლის დრაივერის გამოყენებით
დღეისათვის, 8Vpp და პულსის სიგანის მოდულაცია RF მაღალი ძაბვის / მაღალი ენერგიის დრაივერები შეიძლება განხორციელდეს 1.2V 65nm CMOS ტექნოლოგიის საფუძველზე. ოპერაციული სიხშირის დიაპაზონში 0.9-დან 3.6 გჰც-მდე, ჩიპს შეუძლია უზრუნველყოს მაქსიმალური გამომავალი სვინგი 8.04 ვპ-ით 50Ω დატვირთვაზე 9 ვ ოპერაციული ძაბვის დროს. ეს საშუალებას აძლევს CMOS დრაივერებს პირდაპირ დააკავშირონ და მართონ დენის ტრანზისტორები, როგორიცაა LDMOS და GaN. ამ დრაივერის მაქსიმალური წინააღმდეგობაა 4.6Ω. მოვალეობის ციკლის კონტროლის დიაპაზონი, რომელიც იზომება 2.4 გჰც – ზე, არის 30.7% -დან 71.5% –მდე. ახალი წვრილი ოქსიდის ფენის გადინების გაფართოების MOS მოწყობილობის გამოყენებით, მძღოლს შეუძლია მიაღწიოს მაღალი ძაბვის საიმედო მუშაობას და ეს ახალი მოწყობილობა არ საჭიროებს დამატებით ხარჯებს CMOS ტექნოლოგიით დანერგვისას.
თანამედროვე უსადენო ხელის საკომუნიკაციო რადიოები (მათ შორის რადიოსიხშირული (RF) ენერგიის გამაძლიერებლები (PA)) ყველა ხორციელდება ღრმა ქვემიკრონის CMOS– ში. ამასთან, უსადენო ინფრასტრუქტურის სისტემებში, გამომავალი ენერგიის უფრო მაღალი დონის საჭიროების გამო, აუცილებელია RF PA– ს მიღწევა სილიციუმის LDMOS– ის ან ჰიბრიდული ტექნოლოგიების საშუალებით (როგორიცაა GaA და უფრო მოწინავე GaN). რეგულირებადი ინფრასტრუქტურული სისტემების შემდეგი თაობისთვის სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გადართვის რეჟიმი PA (SMPA) უზრუნველყოფს მრავალძრავიანი მრავალმხრივი გადამცემების საჭირო მოქნილობას და მაღალ მუშაობას. ამასთან, საბაზო სადგურის SMPA- ში გამოყენებული მაღალი სიმძლავრის ტრანზისტორები, გადამცემის ყველა ციფრულ CMOS მოდულთან დასაკავშირებლად, საჭიროა ფართო ქსელის RF CMOS დრაივერი, რომელსაც შეუძლია შექმნას მაღალი ძაბვის (HV) სვინგი. ამას არამარტო მაღალი დენის ტრანზისტორის უკეთესი შესრულების მიღწევა შეუძლია, არამედ ციფრული სიგნალის დამუშავების პირდაპირ გამოყენება შეუძლია SMPA შეყვანის პულსის ტალღის ფორმის გასაკონტროლებლად და ამით სისტემის მთლიან მუშაობას აუმჯობესებს.
დიზაინის გამოწვევა
LDMOS ან GaN SMPA– ს შეყვანის ტევადობა, როგორც წესი, რამდენიმე პიკოფარდია და უნდა იმძრაოს პულსის სიგნალით 5Vpp– ზე მეტი ამპლიტუდით. ამიტომ, SMPA CMOS– ის მძღოლმა უნდა უზრუნველყოს როგორც მაღალი ძაბვის, ასევე ვატის დონის RF ენერგია. სამწუხაროდ, ღრმა ქვე მიკრონი CMOS ბევრ გამოწვევას უქმნის მაღალი ძაბვის და მაღალი სიმძლავრის გამაძლიერებლებისა და დრაივერების რეალიზაციას, განსაკუთრებით უკიდურესად დაბალი მაქსიმალური საოპერაციო ძაბვის (მაგ., დაბალი ავარია ძაბვა გამოწვეულია საიმედოობის საკითხებით) და პასიური პასივების დიდი დანაკარგებით. მოწყობილობები (მაგალითად, წინაღობის ტრანსფორმაციისთვის).
არსებული გადაწყვეტილებები
მაღალი ძაბვის სქემების განსახორციელებლად ბევრი მეთოდი არ არსებობს. ტექნიკური გადაწყვეტილებების გამოყენება (მაგალითად, მრავალკარიანი ოქსიდი), რომელთა საშუალებითაც შესაძლებელია მაღალი ძაბვის ტოლერანტობის ტრანზისტორების გამოყენება, მაგრამ ღირებულებაა, რომ წარმოების პროცესი ძვირია და CMOS– ის საბაზისო პროცესს უნდა დაემატოს დამატებითი ნიღბები და დამუშავების ეტაპები. გამოსავალი არ არის იდეალური. გარდა ამისა, მაღალი ძაბვის ტოლერანტობის საიმედოდ გაზრდის მიზნით, შეიძლება გამოყენებულ იქნას წრიული სქემა, რომელიც იყენებს მხოლოდ სტანდარტული საბაზისო ხაზის ტრანზისტორებს (თხელი / სქელი ოქსიდის მოწყობილობების გამოყენებით). მეორე მეთოდით, მოწყობილობის დაწყობა ან სერიული კათოდები ყველაზე გავრცელებული მაგალითებია. ამასთან, RF– ის სირთულესა და მუშაობას დიდი შეზღუდვები აქვს, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც სერიით დაკავშირებული კათოდური (ან დაწყობილი) მოწყობილობების რაოდენობა იზრდება 2 – ზე ან მეტს. მაღალი ძაბვის სქემების განსახორციელებლად კიდევ ერთი გზაა სადრენაჟო გახანგრძლივებული ველის ეფექტის ტრანზისტორების (EDMOS) გამოყენება საბაზისო CMOS ტექნოლოგიაში, როგორც აღწერილია ამ სტატიაში.
ახალი გამოსავალი
გადინების გაფართოების მოწყობილობა დაფუძნებულია გაყვანილობის ინტელექტუალურ ტექნოლოგიაზე, რომელიც სარგებლობს ACTIVE (სილიციუმის), STI (ოქსიდის) და GATE (პოლისილიკონის) რეგიონებში ძალიან წვრილი ზომების რეალიზებით და ხაზების გამოყენებით დამატებითი ხარჯების გარეშე Deep sub micron CMOS ტექნოლოგია ახორციელებს ორ მაღალი ძაბვის ტოლერანტობის ტრანზისტორს, PMOS და NMOS. მიუხედავად იმისა, რომ ამ EDMOS მოწყობილობების RF შესრულება სტანდარტულ ტრანზისტორებთან შედარებით დაბალია ამ პროცესის გამოყენებით, ისინი კვლავ შეიძლება გამოყენებულ იქნას მთელ მაღალი ძაბვის სქემაში სხვა მნიშვნელოვანი HV ეკვივალენტურ სქემებთან დაკავშირებული მნიშვნელოვანი ზარალის მექანიზმების აღმოფხვრის გამო (მაგალითად, სერიის კათოდები ) უფრო მაღალი საერთო შესრულების მისაღწევად.
ამიტომ, ამ სტატიაში აღწერილი მაღალი ძაბვის CMOS დრაივერის ტოპოლოგია იყენებს EDMOS მოწყობილობებს, რათა თავიდან იქნას აცილებული მოწყობილობის დასტა. RF CMOS დრაივერი იღებს თხელი ოქსიდის ფენის EDMOS მოწყობილობებს და იწარმოება 65 ნმ დაბალ ლოდინის რეჟიმში, საწყისი CMOS პროცესის საშუალებით და არ არის საჭირო დამატებითი ნიღბის ნაბიჯები ან პროცესები. PMOS– სა და NMOS– ისთვის ამ მოწყობილობებზე გაზომილი fT აღემატება 30GHz– სა და 50GHz– ს, ხოლო მათი დაშლის ძაბვა 12 ვ – ით შემოიფარგლება. ჩქაროსნული CMOS დრაივერები უპრეცედენტოდ მიაღწიეს გამომავალ სიჩქარეს 8Vpp მდე 3.6GHz. ასეთი ფართო დიაპაზონის უფსკრული დაფუძნებული SMPA უზრუნველყოფს მართვას.
სურათი 1 არის აქ აღწერილი მძღოლის სტრუქტურის სქემატური დიაგრამა. გამომავალი ეტაპი მოიცავს EDMOS– ზე დაფუძნებულ ინვერტორს. EDMOS მოწყობილობებს შეუძლიათ მართონ დაბალი ძაბვის მაღალსიჩქარიანი სტანდარტული ტრანზისტორები, რაც ამარტივებს გამომავალი ეტაპის და სხვა ციფრული და ანალოგური CMOS სქემების ინტეგრირებას ერთ ჩიპზე. თითოეულ EDMOS ტრანზისტორს მართავს დახრილი ბუფერული (ბუფერული A და B ნახაზზე 1), რომელიც ხორციელდება 3 CMOS ინვერტორული ეტაპის მიერ. ორ ბუფერს აქვს განსხვავებული DC დონე, რათა უზრუნველყოს, რომ თითოეულ CMOS ინვერტორს შეუძლია სტაბილურად იმუშაოს 1.2 ვ ძაბვაზე (შეზღუდულია ტექნოლოგიით, ანუ VDD1-VSS1 = VDD0-VSS0 = 1.2V). იმისათვის, რომ გამოვიყენოთ ელექტროენერგიის სხვადასხვა ძაბვა და იგივე AC ოპერაცია დავუშვათ, ორ ბუფერს ზუსტად იგივე სტრუქტურა აქვს და ცალკე Deep N-Well (DNW) ფენაშია ჩაშენებული. დრაივერის გამომავალი სვინგი განისაზღვრება VDD1-VSS0– ით და ნებისმიერი მნიშვნელობა, რომელიც არ აღემატება EDMOS მოწყობილობის ავარიულ ძაბვას, შეიძლება შეირჩეს სურვილისამებრ, ხოლო შიდა დრაივერის მოქმედება უცვლელი რჩება. DC დონის ცვლის სქემას შეუძლია გამოყოს თითოეული ბუფერის შეყვანის სიგნალი.
სურათი 1. RF CMOS დრაივის სქემის სქემა და შესაბამისი ძაბვის ტალღების ფორმები.
CMOS დრაივერის კიდევ ერთი ფუნქციაა გამომავალი კვადრატული ტალღის პულსის სიგანის კონტროლი, რაც ხორციელდება პულსის სიგანის მოდულაციით (PWM) ცვლადი კარიბჭის კომპენსაციის ტექნოლოგიით. PWM კონტროლი ხელს უწყობს სრულყოფილი და სრულყოფილი ფუნქციების მიღწევას, რაც აძლიერებს მოწინავე SMPA მოწყობილობების მუშაობას. A და B ბუფერების პირველი ინვერტორის (M3) მიკერძოების დონეს შეუძლია გადაადგილება RF / სინუსოიდალური შეყვანის სიგნალის ზემოთ / ქვევით თვითონ ინვერტორის გადართვის ბარიერის მითითებით. მიკერძოებული ძაბვის შეცვლა შეცვლის ინვერტორული M3 გამომავალი პულსის სიგანეს. შემდეგ, PWM სიგნალი გადაეცემა დანარჩენი ორი ინვერტორული M2 და M1 მეშვეობით და გაერთიანდება RF დრაივერის გამომავალ ეტაპზე (EDMOS).
ჩვენი სხვა პროდუქტი:
