دانلود مقاله یک طبقه کارآمد کلاس-G برای اپلیکیشن های تقویت کننده توان سوئیچینگ RF
چکیده
یک طبقه کارآمد (پربازده) کلاس-G مبتنی بر یک تقویت کننده توان (PA) کلاس-D برای اپلیکیشن های RF PA سوئیچینگ توصیف شده است. کلاس-G با معرفی یک ترانزیستور اضافی در یک PA کلاس-D کسکد شده، راه-اندازی شده است که می تواند باعث کاهش مساحت و همچنین افزایش راندمان در مقایسه با طرح های کلاس-G قبلی شود. به علاوه، یک راه اندازی سوئیچینگ چند-سطحی پیشنهاد شده است که راه اندازی PA کلاس-G انباشته (روی هم سوار شده) را بدون استفاده از هر سوئیچ اضافه ای فراهم می کند. PA انباشته نیاز به ولتاژ تغذیه اضافی برای راه اندازی کلاس-G ندارد. راندمان و تلفات در طرح پیشنهادی و همچنین در طرح های متداول، در سطوح مختلف توان خروجی با استفاده از این ها در یک PA خازن-سوئیچی 5 بیتی (SCPA) تجزیه و تحلیل شده اند. همچنین یک طرح کلاس-G انباشته با ولتاژ تغذیه تکی با یک طرح کلاس-G دو تغذیه ای غیرانباشته مقایسه شده است. هر چند رویکرد پیشنهادی در یک SCPA بررسی شده است، اما این رویکرد می تواند به هر ساختار RF PA سوئیچینگی که از یک PA کلاس-D استفاده می کند، اعمال شود.
1. معرفی
تقویت کننده های توان سوئیچینگ مانند طرح PAهای کلاس-D، کلاس E، و کلاس F بسیار جذاب هستند چرا که آن ها به دلیل عملکرد اشباع، در مقایسه با PAهای خطی راندمان بهتری دارند. PAهای سوئیچینگ را می توان با استفاده از یکپارچه سازی (ادغام) بخش RF و آنالوگ یک فرستنده-گیرنده با پردازنده های باند پایه دیجیتال و پردازنده های کاربردی، در فرآیندهای CMOS، که امکان پیاده سازی های سیستم- برروی-تراشه (SOC) را مهیا می سازند، پیاده سازی کرد. پردازنده های دیجیتال به منظور افزایش تراکم مدار و بهبود کارایی، معمولا در تکنولوژی-های CMOS زیرمیکرون-عمیق پیشرفته پیاده سازی شده اند. PAهای سوئیچینگ همچنین می توانند از مقیاس-گذاری فرآیند بهره مند شود.
هنگامی که توان خروجی PA نزدیک به حداکثر توان خروجی باشد، به طور معمول راندمان PAهای سوئیچینگ به حداکثر می رسد. به منظور افزایش راندمان برگشتی می توان از یک توپولوژی کلاس-G [1], [2], [3], [4], [5] یا طرح مبتنی بر ولتاژ تغذیه چندتایی [6] استفاده کرد. شکل 1 یک طرح تقویت کننده توان کلاس-G معمولی را نشان می دهد. توپولوژی کلاس-G از یک ولتاژ تغذیه کم تر اضافی بهره می برد، به طوری که RF PA از ولتاژ تغذیه اولیه بالایی (زیاد) (VDDH) برای فراهم کردن سطوح بالای توان خروجی و از ولتاژ تغذیه کم تر (VDD) برای فراهم کردن سطوح پایین توان خروجی استفاده می کند. همچنین استفاده از منابع تغذیه چندتایی به منظور بهبود بیشتر کارایی برگشتی ممکن است [6]. طرح های کلاس-G یا چند-منبع تغذیه ای مبتنی بر PAهای کلاس-D و کلاس E در [1], [5], [6] گزارش شده اند. گرچه اینجا بهبود راندمان برگشتی می تواند بدست آید، اما برای فعال سازی سوئیچ کردن از یک منبع تغذیه به دیگری، سوئیچ های اضافی در مسیر هر ولتاژ تغذیه نیاز است. این سوئیچ ها معمولا توسط ترانزیستورهای بزرگ با اکسید گیت ضخیم پیاده سازی شده اند، تا تلفات هدایتی ناشی از مقاومت روشنی سوئیچ (مقدار مقاومت بین درین و سورس ماسفت در حالت روشن بودن ترانزیستور) کاهش یابد و سطوح ولتاژ بالا را تحمل کند.
5. نتیجه گیری
یک طبقه کلاس-G کارآمد مبتنی بر یک PA کلاس-D برای RF PAهای سوئیچینگ، توصیف شده است. رویکرد پیشنهادی می تواند راندمان را در مقایسه با یک طرح کلاس-D کسکدی یا یک طرح کلاس-G 6-ترانزیستوری (Tr-6)، مورد استفاده در کار قبلی، بهبود دهد. با استفاده از دنباله محرک چند-سطحی در یک روش انباشته، نیاز به هیچ تغذیه اضافه ای برای طبقه کلاس-G نمی باشد. وقتی PA کلاس-G پیشنهادی در یک SCPA استفاده می شود، تقریباً در کل محدوده توان خروجی، در مقایسه با روش های پیشین، راندمان بهتری را از خود نشان می دهد. طرح پیشنهادی می تواند برای هر معماری فرستنده سوئیچینگ RFای که از PAهای کلاس-D استفاده می کند، استفاده شود.
Abstract
An efficient class-G stage based on a class-D power amplifier (PA) for switching RF PA applications is described. Class-G operation is achieved by introducing one additional transistor in a cascoded class-D PA, that can reduce area as well as enhance efficiency when compared to prior class-G designs. In addition, a multi-level switching operation is proposed which provides stacked class-G PA operation without using any additional switches. The stacked PA can avoid the requirement for an extra supply voltage for class-G operation. The efficiency and losses in the proposed design, as well as conventional designs, at various output power levels are analyzed by utilizing these in a 5-bit switched-capacitor PA (SCPA). A stacked class-G design with single supply voltage is also compared to an unstacked dual-supply class-G design. While the proposed approach has been explored in an SCPA, the approach can be applied to any switching RF PA architecture that employs a class-D PA.
I. INTRODUCTION
SWITCHING power amplifiers such as class-D, class-E, and class-F PAs designs are very attractive because they have better efficiency compared to linear PAs due to saturated operation. Switching PAs can be implemented in CMOS processes that enable system-on-chip (SOC) implementations by allowing integration of the RF and analog section of a transceiver with digital baseband and application processors. Digital processors are typically implemented in advanced deep-submicron CMOS technologies to increase circuit density and enhance performance. Switching PAs can also benefit from process scaling.
The efficiency of switching PAs is typically maximized when the output power of the PA is close to the maximum output power. To enhance the back-off efficiency, a classG topology [1], [2], [3], [4], [5] or multiple supply-voltagebased design [6] can be used. Fig. 1 shows a typical class-G power amplifier design, and its efficiency. A class-G topology employs an additional lower supply voltage such that the RF PA uses the high primary supply voltage (VDDH) for providing high output power levels, and the lower supply voltage (VDD) for low output power levels. It is also possible to employ multiple supplies to further enhance back-off performance [6].
V. CONCLUSION
An efficient class-G stage based on a class-D PA for switching RF PAs is described. The proposed approach can enhance efficiency compared to a cascoded class-D or a 6-Tr class-G design employed in prior work. By using the multilevel driving sequence in a stacked approach, the requirement for any additional supply for class-G stage is avoided. The proposed class-G PA when used in an SCPA shows improved efficiency over almost the entire output power range, compared to prior approaches. The proposed design can be applied to any switching RF transmitter architecture that uses class-D PAs.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. معرفی
2. تقویت کننده توان خازن-سوئیچی کلاس-G
3.تقویت کننده توان کلاس-G پیشنهادی
4. تقویت کننده توان کلاس-G انباشته
5. نتیجه گیری
منابع
Abstract
1. INTRODUCTION
2. CLASS-G SWITCHED-CAPACITOR POWER AMPLIFIER
3. PROPOSED CLASS-G POWER AMPLIFIER
4. STACKED CLASS-G POWER AMPLIFIER
5. CONCLUSION
REFERENCES
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه