Abstract
This paper proposed a bias stability circuit that compensates the degradation of MMIC's performance for the variation of the process and temperature. The proposed bias circuit proved the superior effect compared with the conventional bias circuit using the constant current source. It designed and fabricated simultaneously two amplifier on one layout for comparison in same conditions. One is amplifier with conventional bias circuit using constant current source and the other is amplifier with proposed bias stability circuit. The chip was measured the microwave performances under process variation that classed the level NOM, MIN and MAX. The amplifier with a conventional bias circuit using constant current source has 6.4 dB gain variation and 7 mA Ids variation at 1.8 GHz, but the amplifier with the proposed bias circuit has the 2.1 dB gain variation and 3 mA Ids variation. As the result, MMIC having the proposed bias circuit shows the superior compensation of the quiescent point than the MMIC having the conventional bias circuit under the variations of the process and temperature and can improve the yield of the MMIC. The fabricated chip size is 1.2 mm $\times$ 1.4 mm.
본 논문에서는 공정변화와 온도변화에 의한 MMIC의 성능저하를 보상할 수 있는 바이어스 안정화 회로를 제안하였다. 제안된 바이어스 안정화 회로는 기존의 정전류원을 사용하는 바이어스 회로와의 비교를 통하여 그 효과를 검증하였다. 두 구조를 동일한 조건으로 비교하기 위해 하나의 레이아웃에 두 구조를 채택한 증폭기를 동시에 설계 및 제작을 하였다. 공정오차는 세가지 경우 NOM, MIM, MAX로 구분하고 각각에 대해 고주파 특성을 측정하였다. 측정 결과로 정전류원을 가지는 바이어스회로를 채택한 증폭기 의 1.8 GHz에서의 이득변화는 6.4 dB, Ids 변화 7 mA이지만 제안된 바이어스회로를 채택한 증폭기는 이득변화는 2.1 dB, Ids 변화 3 mA로 우수한 특성을 보임을 확인하였다. 따라서, 제안된 바이어스 회로를 적용한 MMIC는 공정상의 변화와 온도 등에 의한 동작점의 변화를 보상하여 고주파특성의 감쇠를 보상할 수 있고 궁극적으로 회로의 수율을 개선할 수 있다. 제작된 회로의 전체크기는 1.2 mm $\times$ 1.4 mm이다.
