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射频功率放大器的主要工艺技术

在手机设计中两个最耗电的部分便是基带处置惩罚器和射频前端。功率放大年夜器(PA)耗损了射频前端中的绝大年夜部分功率。实现低功耗的关键是使射频前端中的其他电路耗损尽可能少的功耗且不影响PA的事情。在今朝所用的选择中,带解码器的GaAs开关吸纳的电流为600μA,但在范例的射频前端利用中,UltraCMOS SP7T开关只吸纳10μA的电流,是以,可以大年夜幅低落射频前真个功耗,从而前进射频功率放大年夜器的效率。

今朝,采纳CMOS工艺制造射频功率放大年夜器的公司包括:英飞凌、飞思卡尔、Silicon Labs、Peregrine、Jazz半导体等公司。

使用InGaP工艺,实现功率放大年夜器的低功耗和高效率

InGaP HBT(异结双极晶体管)技巧的很多优点让它异常得当高频利用。InGaP HBT采纳GaAs制成,而GaAs是RF领域用于制造RF IC的最常用的底层材料。缘故原由在于:1. GaAs的电子迁移率比作为CMOS衬底材料的硅要高大年夜约6倍;2. GaAs衬底是半绝缘的,而CMOS中的衬底则是传导性的。电子活迁移率越高,器件的事情频率越高。

半绝缘的GaAs衬底可以使IC上实现更好的旌旗灯号绝缘,并采纳损耗更低的无源元件。而假如衬底是传导性的话,就无法实现这一上风。在CMOS中,因为衬底具有较高的传导性,很难构建起功能型微波电路元件,例如高Q电感器和低损耗传导线等。这些艰苦虽然可以在必然程度上获得降服,但必须经由过程在IC装置中采纳各类非标准的制程来能实现,而这会增添CMOS设备的制造资源。

nGaP分外得当要求相称高功率输出的高频利用。InGaP工艺的改进让产量获得了前进,并带来了更高程度的集成,使芯片可以集成更多功能。这样既简化了系统设计,低落了原材料资源,也节省了板空间。有些InGaP PA也采纳包孕了CMOS节制电路的多芯片封装。如今,在接管端集成了PA和低噪音放大年夜器(LNA)并结合了RF开关的前端WLAN模块已经可以采纳精简型封装。例如,ANADIGICS公司提出的InGaP-Plus工艺可以在同一个InGaP芯片上集成双极晶体管和场效应晶体管。这一技巧正被用于尺寸和PAE(功率增添效率)有所改进的新型CDMA和WCDMA功率放大年夜器。

RF CMOS PA与GaAs PA的对照

当前,大年夜部分别机PA都是采纳GaAs和InGaP HBT技巧,只有一小部分采纳的是RF CMOS工艺制造。与GaAs器件比拟,RF CMOS技巧能够实现更高的集成度,而且资源也更低。

然而,并非所有破费电子产品的抱负选择。例如无线收集和手机市场就被GaAs PA所统治,由于它可以支持高频率和高功率利用,而且效率很高。另一方面,RF CMOS PA则在蓝牙ZigBee利用领域盘踞主导职位地方,由于它一样平常运行功率更低,而且机能要求没有那么苛刻。

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