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研究生:莊文德
研究生(外文):Wen-Te Zhuang
論文名稱:應用於藍芽技術之E類CMOS功率放大器
論文名稱(外文):A Class E CMOS Power Amplifier for Bluetooth Applications
指導教授:康宗貴康宗貴引用關係
指導教授(外文):Tsung-kuei Kang
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:電子工程所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:功率放大器射頻藍芽
外文關鍵詞:RFPower AmplifierBluetooth
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近年來由於CMOS技術迅速的發展,無線電收發機(Wireless Transceivers)的很多重要區塊,像是低雜訊放大器(Low-noise amplifier)、混頻器(Mixer)、頻率合成器(Frequency synthesizer)、通道選擇器(Channel selection filter)、數位類比轉換器(Digital-to-Analog converter),都被使用CMOS技術來完成,使得製造成本大幅降低。然而目前卻少有可以操作於2.4GHz的E類CMOS功率放大器被完成或是發表。
本論文主要設計兩個應用於藍芽(Bluetooth)技術的兩級的Class E功率放大器,第一個電路操作電壓為2.5V使用TSMC 0.25�慆製程完成晶片設計,實際量測功率級結果為16dBm的輸出功率至50Ω負載約20%的PAE;第二個電路為一個可控制輸出功率的放大器,主要將驅動級電路設計成可控制功率增益,操作電壓2.5V使用TSMC 0.18�慆 Model完成模擬,模擬結果最大輸出20dBm功率至50Ω負載約有44%PAE,可變功率範圍為9dBm至20dBm。
With recent advance in CMOS process, many essential building blocks for wireless transceivers, such as low-noise amplifier (LNA), mixer, frequency synthesizer, channel selection filter and digital-to-analog converter, have been demonstrated using CMOS technology. However, not much work has been done or reported a CMOS power amplifier (PA) in particular Class E at 2.4GHz.
In this thesis, two power amplifiers are designed for Bluetooth application. Each power amplifier includes driver and power stages. The first circuit, its power stage has been implemented in a standard 0.25�慆 CMOS technology and shown to deliver 16dBm output power to 50Ω load with 20% power added efficiency(PAE) from a 2.5V supply. The second circuit has been simulated in a standard 0.18�慆 CMOS technology. It is a controllable driver stage power amplifier. The driver stage was designed to controllable power gain. Simulation results are shown to deliver 20dBm output power to 50Ω load with 20% PAE. The output power can be controlled from 9dBm to 20dBm.
英文摘要…………………………………………………………i
中文摘要…………………………………………………ii
致謝………………………………………………………iii
目錄………………………………………………………iv
圖目錄……………………………………………………vii
表目錄……………………………………………………xii
第一章 緒 論………………………………………………1
1.1無線通訊簡介…………………………………………1
1.2 研究動機……………………………………………3
第二章 基本功率放大器 …………………………………9
2.1 簡介 …………………………………………………9
2.2 線性功率放大器……………………………………13
2.2.1 Class A 功率放大器……………………………13
2.2.2 Class B 功率放大器……………………………14
2.2.3 Class AB功率放大器……………………………15
2.2.4 Class C 功率放大器……………………………16
2.3 非線性功率放大器…………………………………17
2.3.1 Class E 功率放大器……………………………17
2.3.2 Class F 功率放大器……………………………17
第 三 章 設 計 方 法…………………………………20
3.1 功率級(Class E) …………………………………20
3.1.1運作原理 …………………………………………20
3.1.2 特色………………………………………………21
3.1.3 避開 Breakdown Voltage ………………………21
3.2驅動級 (Class AB)……………………………………26
3.3電路基本架構(Class AB + Class E) ……………29
3.4 可控制功率之驅動級設計……………………………30
3.5 設計流程 ……………………………………………32
3.5.1整體設計流程 ……………………………………32
3.5.2 驅動級設計流程圖及方法 ………………………36
3.5.2.1 驅動級設計流程圖……………………………36
3.5.2.2驅動級設計方法 ………………………………37
3.5.3 功率級 Class E的設計流程圖及方法…………40
3.5.3.1 功率級設計流程圖 …………………………40
3.5.3.2 功率級設計方法 ……………………………41
3.5.4 兩級連接之電路圖………………………………44
第 四 章 模擬結果………………………………………45
4.1元件的選擇……………………………………………45
4.2 驅動級 Class AB模擬結果…………………………47
4.3 功率級 Class E模擬結果 …………………………48
4.4 整體電路模擬結果……………………………………52
4.5 可控制功率放大器之模擬……………………………59
第 五 章 Layout考量……………………………………73
5.1 MOS元件LAYOUT……………………………………73
5.2電感元件LAYOUT………………………………………74
5.3 電容元件LAYOUT………………………………………75
5.4 其他LAYOUT考量 ……………………………………76
5.5 完成之晶片LAYOUT……………………………………78
第 六 章 量 測 …………………………………………80
6.1 量測方法………………………………………………80
6.2 量測結果………………………………………………86
6.3量測上的討論…………………………………………96
第 七 章 結 論…………………………………………97
參 考 文 獻………………………………………………98
附件一 投稿之研討會……………………………………102
附件二 下線資料…………………………………………103
[1] BLUETOOTH Connect with out cables “Jennifer Bray and Charles F Sturman

[2] Wireless personal communications : Bluetooth and other technologies “William H. Tranter”

[3] A 1V CMOS power amplifier for bluetooth applications
Ho, K.W.; Luong, H.C.; Circuits and Systems, 2002. MWSCAS-2002. The 2002 45th Midwest Symposium on , Volume: 2 , Aug. 4-7, 2002
Page(s): 457 -460

[4] 900MHz CMOS 射頻前端電路 “黃勤文” 國立交通大學碩士論文

[5] A single-chip 900-MHz spread-spectrum wireless transceiver in 1-μm CMOS. II. Receiver design Rofougaran, A.; Chang, G.; Rael, J.J.; Chang, J.Y.-C.; Rofougaran, M.; Chang, P.J.; Djafari, M.; Min, J.; Roth, E.W.; Abidi, A.A.; Samueli, H.; Solid-State Circuits, IEEE Journal of , Volume: 33 , Issue: 4 , April 1998 Pages:535 – 547

[6] A 115-mW, 0.5-μm CMOS GPS receiver with wide dynamic-range active filters Shaeffer, D.K.; Shahani, A.R.; Mohan, S.S.; Samavati, H.; Rategh, H.R.; del Mar Hershenson, M.; Min Xu; Yue, C.P.; Eddleman, D.J.; Lee, T.H.; Solid-State Circuits, IEEE Journal of , Volume: 33 , Issue: 12 , Dec. 1998 Pages:2219 – 2231

[7] A 1.9-GHz, 1-W CMOS class-E power amplifier for wireless communications
King-Chun Tsai; Gray, P.R.; Solid-State Circuits, IEEE Journal of , Volume: 34 , Issue: 7 , July 1999 Pages:962 – 970

[8] Specification of the Bluetooth System version 1.1 www.bluetooth.com

[9] 可控制增益寬頻功率放大器之設計與製作 “張佑誠” 逢甲大學碩士論文
[10] High efficiency, wide dynamic range variable gain and power amplifier MMICs for wideband CDMA handsets Hau, G.; Nishimura, T.B.; Iwata, N.;Microwave and Wireless Components Letters, IEEE [see also IEEE Microwave and Guided Wave Letters] , Volume: 11 , Issue: 1 , Jan 2001 Pages:13 – 15

[11] RF transceiver design and performance analysis for WCDMA user equipment Sew Kin Wong; Sze Wei Lee; Moh Lim Sim; Communications, 2002. ICC 2002. IEEE International Conference on , Volume: 1 , 28 April-2 May 2002 Pages:507 – 511

[12] Variable-gain power amplifier for mobile WCDMA applications Vintola, V.T.S.; Matilainen, M.J.; Kalajo, S.J.K.; Jarvinen, E.A.; Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on , Volume: 49 , Issue: 12 , Dec. 2001 Pages:2464 – 2471

[13] A 900 MHz CMOS RF power amplifier with digitally controllable output power Yoon, J.H.; No, J.Y.; Lee, K.H.; Son, S.-H.;
TENCON '02. Proceedings. 2002 IEEE Region 10 Conference on Computers, Communications, Control and Power Engineering , Volume: 2 , 28-31 Oct. 2002 Pages:1138 - 1141 vol.2

[14] RF power amplifiers-classes A through F
Sokal, N.O.; ELECTRO '96. Professional Program. Proceedings. , 30 April-2 May 1996 Page(s): 317 -321

[15] A common-gate switched 0.9W class-E power amplifier with 41% PAE in 0.25um CMOS, C.Yoo and Q. Huang IEEE j.Solid-State Circuits, pp.823-830,May 2001

[16] K. Mertens, M. Steyaert, and B. Nauwelaers, 700-MHz 1-W Fully Differential CMOS Class-E Power Amplifier IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 37, pp. 137-141, February 2002.

[17] 2.4GHz功率放大器設計方法之研究 “李傑、江逸群” 長庚大學 半導體工程學研究所碩士論文

[18] Integrated CMOS Power Amplifier and Down-Converter for 2.4GHz Bluetooth Application Chao-chih Hsiao , Chin-Wei kuo and Yi-Jen Chan ; Radio and Wireless Conference, 2001. RAWCON 2001. IEEE , 19-22 Aug. 2001 Page(s): 29 -32

[19] A 0.25-um 20-dBm 2.4-GHz CMOS Power Amplifier With an Integrated Diode Linearizer” Cheng-Chi Yen , Huey-Ru Chuang ; Microwave and Wireless Components Letters, IEEE [see also IEEE Microwave and Guided Wave Letters] , Volume: 13 Issue: 2 , Feb. 2003 Page(s): 45 -47

[20] A 2.4GHz Integrated CMOS Power Amplifier with Micromachined Inductors” Y. Emery Chen , Yong Kyu. Yoon , Joy Laskar , Mark Allen ; A 2.4 GHz integrated CMOS power amplifier with micromachined inductors

[21] RF Power Amplifiers for Wireless Communications “STEVE C. CRIPPS” Artech House Boston.London

[22] Class E—a new class of high-efficiency, tunedsingle-ended switching power amplifier, N. Sokal and A. Sokal, IEEE J. Solid-State Circuits

[23] A 1.9-GHz, 1-W CMOS class-E power amplifier for wireless communications King-Chun Tsai; Gray, P.R.;Solid-State Circuits, IEEE Journal of , Volume: 34 , Issue: 7 , July 1999 Pages:962 – 970

[24] 楊正任,八十七年度通訊科技教育改進計畫實習教材-高頻電
路設計進階, pp. 3-6


[25] 2.4GHz功率放大器設計與製作 “傅延宗” 中華大學 電機工程學系碩士論文


[26] RF CMOS Power Amplifier Theory,Design and Implementation “ Mona M.Hella.

[27] CIC所提供之 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co,LTD
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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1. 黃秀端,總統、國務卿與國家安全顧問,台北:美國月刊,第五卷第六期,民國七十九年十月。
2. 王漢國,美國國家安全會議的沿革與評析,美國月刊,第五卷第六期,民國七十九年十月。
3. 王秋絨(2001)。親師溝通的合夥魅力。學生輔導,第七十二期,頁4-9。
4. 林永樂,波士尼亞危機處理與柯林頓政府之外交決策,台北:美國月刊,第八卷第八期。民國八十二年八月。
5. 李鍾桂,美國外交政策動向,台北:自由青年,第六十五卷第二期,民國七十年二月。
6. 林正義,中美國家安全會議之比較,台北:美國月刊,第五卷第六期,民國七十九年十月。
7. 林碧炤,台灣的綜合安全,台北:戰略與國際研究,第一卷第一期,民國八十八年一月。
8. 譚溯澄,政治科學與國家安全政策分析,台北:問題與研究,第十八卷第一期,民國六十七年十月。
9. 黃蘭雯(2003)。我不能住在自己家—寄養家庭孩童的問題與輔導。學生輔導。
10. 曹常仁(1994)。親師關係之經營。國教之聲,第27卷,第3期,8-17。
11. 高淑清(2001)。在美華人留學生太太的生活世界--詮釋與反思。本土心理學研究,16,225-285。
12. 林建平(1996)。親師關係及溝通。國教月刊,43(1),1-6。
13. 周慧菁(2003)。品格要怎麼教。天下雜誌,287,58-66。
14. 李介至(2002)。親師互動模式之評析。人文及社會學科教學通訊。13,1,67-76。
15. 蔡明富(1998)。談班級經營中--如何做好親師溝通。教育實習輔導季刊,4:2,15-18。