• 제목/요약/키워드: CMOS Power Amplifier

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광대역 LC 대역 통과 필터를 부하로 가지는 0.18-μm CMOS 저전력/광대역 저잡음 증폭기 설계 (A 0.18-μm CMOS Low-Power and Wideband LNA Using LC BPF Loads)

  • 신상운;서영호;김창완
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제22권1호
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    • pp.76-80
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    • 2011
  • 본 논문에서는 3~5 GHz의 동작 주파수를 가지는 0.18-${\mu}m$ CMOS 저전력/광대역 저잡음 증폭기 구조를 제안한다. 제안하는 광대역 저잡음 증폭기는 광대역 입력 정합, 발룬 기능, 그리고 우수한 노이즈 특성을 얻기 위해 노이즈 제거 회로 구조를 채택하였다. 특히, 2차 LC-대역 통과 필터를 증폭기의 부하로 구현함으로써 기존에 발표된 문헌들보다 최소 전력을 소모하면서 높은 전력 이득과 낮은 잡음 지수를 얻을 수 있었다. 본 논문에서 제안하는 저잡음 증폭기는 1.8 V 공급 전압으로부터 단지 3.94 mA의 전류를 소모하며, 모의 실험 결과, 3~5 GHz UWB 대역에서 전력 이득은 최소 +17 dB 이상, 잡음 지수는 최대 +4 dB 이하, 그리고 입력 IP3는 -15.5 dBm을 가진다.

Integrated Rail-to-Rail Low-Voltage Low-Power Enhanced DC-Gain Fully Differential Operational Transconductance Amplifier

  • Ferri, Giuseppe;Stornelli, Vincenzo;Celeste, Angelo
    • ETRI Journal
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    • 제29권6호
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    • pp.785-793
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    • 2007
  • In this paper, we present an integrated rail-to-rail fully differential operational transconductance amplifier (OTA) working at low-supply voltages (1.5 V) with reduced power consumption and showing high DC gain. An embedded adaptive biasing circuit makes it possible to obtain low stand-by power dissipation (lower than 0.17 mW in the rail-to-rail version), while the high DC gain (over 78 dB) is ensured by positive feedback. The circuit, fabricated in a standard CMOS integrated technology (AMS 0.35 ${\mu}m$), presents a 37 V/${\mu}s$ slew-rate for a capacitive load of 15 pF. Experimental results and high values of two quality factors, or figures of merit, show the validity of the proposed OTA, when compared with other OTA configurations.

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LTE-Advanced 표준을 지원하는 0.13-μm CMOS RF Front-end transmitter 설계 (A 0.13-μm CMOS RF Front-End Transmitter For LTE-Advanced Systems)

  • 김종명;김창완
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제16권5호
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    • pp.1009-1014
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    • 2012
  • 본 논문은 LTE-Advanced 시스템에 적용할 수 있는 2,500 MHz~2,570 MHz 대역 0.13-${\mu}m$ CMOS RF front-end 송신기를 제안하며 I/Q 상향주파수변환기와 구동증폭기로 구성되어있다. 상향주파수변환기는 우수한 선형특성을 얻기 위해 공진회로를 부하로 사용하였으며 국부발진신호의 누설을 줄이기 위해 전류 보상회로를 사용하였다. 또한, 제안하는 구동증폭기는 높은 전류 효율과 우수한 선형특성을 확보하기 위해 Class AB 바이어스 상태로 설계되었다. 측정 결과 제안하는 RF front-end 송신기는 최대 +6 dBm의 출력 파워를 제공하며, +0 dBm 출력 시 이미지 신호 및 국부 발진 누설 신호와 40 dBc의 차이를 보인다. 제작된 칩은 1.2 V의 공급 전압으로부터 36 mA 전류를 소모한다.

무인차량용 3차원 영상처리를 위한 16-채널 CMOS 인버터 트랜스임피던스 증폭기 어레이 (A 16-channel CMOS Inverter Transimpedance Amplifier Array for 3-D Image Processing of Unmanned Vehicles)

  • 박성민
    • 전기학회논문지
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    • 제64권12호
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    • pp.1730-1736
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    • 2015
  • This paper presents a 16-channel transimpedance amplifier (TIA) array implemented in a standard $0.18-{\mu}m$ CMOS technology for the applications of panoramic scan LADAR (PSL) systems. Since this array is the front-end circuits of the PSL systems to recover three dimensional image for unmanned vehicles, low-noise and high-gain characteristics are necessary. Thus, we propose a voltage-mode inverter TIA (I-TIA) array in this paper, of which measured results demonstrate that each channel of the array achieves $82-dB{\Omega}$ transimpedance gain, 565-MHz bandwidth for 0.5-pF photodiode capacitance, 6.7-pA/sqrt(Hz) noise current spectral density, and 33.8-mW power dissipation from a single 1.8-V supply. The measured eye-diagrams of the array confirm wide and clear eye-openings up to 1.3-Gb/s operations. Also, the optical pulse measurements estimate that the proposed 16-channel TIA array chip can detect signals within 20 meters away from the laser source. The whole chip occupies the area of $5.0{\times}1.1mm^2$ including I/O pads. For comparison, a current-mode 16-channel TIA array is also realized in the same $0.18-{\mu}m$ CMOS technology, which exploits regulated-cascode (RGC) input configuration. Measurements reveal that the I-TIA array achieves superior performance in optical pulse measurements.

2.4GHz 대역폭을 갖는 온도 보상 기능 탑재 고전력부가효율의 2 단 차동 캐스코드 전력증폭기 설계 (Design of a Two-stage Differential cascode Power Amplifier with a Temperature Compensation function of High PAE with 2.4 GHz)

  • 박준형;장지성;김호원;이강윤
    • 반도체공학회 논문지
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    • 제2권3호
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    • pp.6-12
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    • 2024
  • 본 논문에서는 130nm CMOS 공정을 이용하여 제작된 2.4GHz 차동 캐스코드 전력 증폭기에 대한 연구를 제시하고 있다. 이 전력증폭기는 무선 전력 전송 응용을 위해 설계되었으며, 단일 종단 출력을 위한 발룬 트랜스포머 설계로 구성된 두 개의 차동 스테이지를 갖추고 있다. 출력 단 뿐만 아닌 각 단 사이의 전력 매칭을 위해 발룬 트랜스포머를 활용하고 있으며, 온도 보상이 가능한 바이어스 회로를 추가하여 2.4GHz 주파수 대역에서 안정적인 바이어스 전압을 유지한다. 이를 통해 TT/40℃에서 출력 전력은 21.75 dBm 이고 전력부가효율은 40.9%를 달성한다.

스위치드 연산증폭기를 이용한 CMOS 단일비트 3차 델타시그마 변조기 설계 (Design of a CMOS Single Bit 3rd Order Delta-Sigma Modulator with Switched Operational Amplifier)

  • 이한울;시대;유태경;이건;윤광섭;이상민
    • 한국통신학회논문지
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    • 제37권8A호
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    • pp.712-719
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    • 2012
  • 본 논문은 오디오 신호 처리 시스템의 저속 고해상도 ADC를 위해 설계된 CMOS 단일비트 3차 델타시그마 변조기를 설계하였다. 변조기 내 적분기에 사용되는 연산증폭기의 전력소모를 감소시키기 위해서 연산증폭기내 바이어스 전류원에 차단/동작 기능을 하는 스위치를 장착시켰다. 또한 변조기내 스위치의 위치를 최적화 하여 기존의 스위칭 방식에서 발생하는 주파수 특성 변화를 최소화하였다. 단일 비트 3차 델타시그마 변조기 구조를 선택하였으며, 제안한 델타 시그마 변조기의 성능측정결과 전원 전압 3.3V, 샘플링 주파수 6.4MHz, 입력주파수 20KHz에서 17.1mW의 전력소모를 나타냈다. SNDR은 84.3dB, 유효비트수는 13.5비트를 나타내었다.

액티브 광케이블용 4-채널 2.5-Gb/s/ch CMOS 광 수신기 어레이 (4-Channel 2.5-Gb/s/ch CMOS Optical Receiver Array for Active Optical HDMI Cables)

  • 이진주;신지혜;박성민
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제49권8호
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    • pp.22-26
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    • 2012
  • 본 논문에서는 0.18um CMOS(1P4M) 공정을 이용하여 HDMI용 액티브 광케이블에 적합한 채널당 2.5-Gb/s의 동작 속도를 갖는 광 수신기를 구현하였다. 광 수신기는 차동 증폭구조를 가지는 트랜스임피던스 증폭기, 5개의 증폭단을 갖는 리미팅 증폭기, 출력 버퍼단으로 구성된다. 트랜스임피던스 증폭기는 피드백 저항을 가진 인버터 입력구조로 구현함으로써 낮은 잡음지수와 작은 전력소모를 갖도록 설계하였다. 연이은 차동구조 증폭기 및 출력 버퍼단을 통해 전체 전압이득을 증가하였고, 리미팅 증폭단과의 연동을 용이하게 했다. 리미팅 증폭기는 다섯 단의 증폭단과 출력 버퍼단, 옵셋 제거 회로단으로 이루어져 있다. 시뮬레이션 결과, 제안한 광 수신기는 $91dB{\Omega}$ 트랜스임피던스 이득, 1.55 GHz 대역폭(입력단 0.32 pF의 포토다이오드 커패시턴스 포함), 16 pA/sqrt(Hz) 평균 잡음 전류 스펙트럼 밀도, 및 -21.6 dBm 민감도 ($10^{-12}$ BER)를 갖는다. 또한, DC 시뮬레이션 결과, 1.8-V의 전원전압에서 총 40 mW의 전력을 소모한다. 제작한 칩은 패드를 포함하여 $1.35{\times}2.46mm^2$의 면적을 갖는다. optical eye-diagram 측정 결과, 2.5-Gb/s 동작속도에서 크고 깨끗한 eye-diagram을 보인다.

A Switched VCO-based CMOS UWB Transmitter for 3-5 GHz Radar and Communication Systems

  • Choi, Woon-Sung;Park, Myung-Chul;Oh, Hyuk-Jun;Eo, Yun-Seong
    • JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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    • 제17권3호
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    • pp.326-332
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    • 2017
  • A switched VCO-based UWB transmitter for 3-5 GHz is implemented using $0.18{\mu}m$ CMOS technology. Using RF switch and timing control of DPGs, the uniform RF power and low power consumption are possible regardless of carrier frequency. And gate control of RF switch enables the undesired side lobe rejection sufficiently. The measured pulse width is tunable from 0.5 to 2 ns. The measured energy efficiency per pulse is 4.08% and the power consumption is 0.6 mW at 10 Mbps without the buffer amplifier.

CMOS 공정을 이용한 Cascode 구조의 LNA 설계 (The Study on Design of the CMOS Cascode LNA)

  • 오재욱;하상훈;김형석
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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    • pp.1601-1602
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    • 2006
  • A cascode low noise amplifier(LNA) for a 2.45GHz RFID reader is designed using 0.25um CMOS technology. There are four LNA design techniques applied to the cascode topology. In this paper, power-constrained simultaneous noise and input matching(PCSNIM) technique is used for low power consumption and achieving the noise matching and input matching simultaneously. Simulation results demonstrate a noise figure of 2.75dB, a power gain of 10.17dB, and a dissipation power of 8.65mW with 1V supply.

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Switched-Capacitor Variable Gain Amplifier with Operational Amplifier Preset Technique

  • Cho, Young-Kyun;Jeon, Young-Deuk;Kwon, Jong-Kee
    • ETRI Journal
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    • 제31권2호
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    • pp.234-236
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    • 2009
  • We present a novel operational amplifier preset technique for a switched-capacitor circuit to reduce the acquisition time by improving the slewing. The acquisition time of a variable gain amplifier (VGA) using the proposed technique is reduced by 30% compared with a conventional one; therefore, the power consumption of the VGA is decreased. For additional power reduction, a programmable capacitor array scheme is used in the VGA. In the 0.13 ${\mu}m$ CMOS process, the VGA, which consists of three-stages, occupies 0.33 $mm^2$ and dissipates 19.2 mW at 60 MHz with a supply voltage of 1.2 V. The gain range is 36.03 dB, which is controlled by a 10-bit control word with a gain error of ${\pm}0.68$ LSB.

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