P A lifi P A lifi Power Amplifier

105 Pages·2008·0.75 MB·English

by  Ali Medi

SShhaarriiff UUnniivveerrssiittyy ooff TTeecchhnnoollooggyy
PPPPoowweerr AAAAmmpplllliiiiffffiiiieerr
IInnssttrruuccttoorr::
DDrr..  AAllii  MMeeddii
MMIC Course AApprriill  22000089 1
OOOOuuuuttttlllliiiinnnneeee
•• IIIInnnnttttrrrroooodddduuuuccccttttiiiioooonnnn
•• SSoommee IImmppoorrttaanntt DDeeffiinniittiioonnss
•• PPAAAA CCCCllaasssseess
–– LLiinneeaarr
–– NNoonn--lliinneeaarr
•• LLiinneeaarriizzaattiioonn TTeecchhnniiqqqquueess
•• CCoonncclluussiioonn
MMIC Course 2
SSSSyyyysssstttteeeemmmm SSSScccchhhheeeemmmmaaaattttiiiicccc
RSS/IPhase Det
MIXER
VGA
LNA
ADC
IQ
DDEEMMOODD
ADC
AMP
TX/RX VCO-Synth-
DIPLEXER DDS
DAC
AMP
IQ MOD
DAC
PA VGA AMP
MIXER
LOG / RMS
CCOONNTTRROOLL
MMIC Course 3
PPPPAAAA SSSSppppeeeecccciiiiffffiiiiccccaaaattttiiiioooonnnnssss
•• GGaaiinn ((GGaaiinn FFllaattnneessss))
•• PPoowweerr ccoonnssuummppttiioonn
•• LLiinneeaarriittyy
•• SSiiggnnaall ppeeaakk ttoo mmeeaann rraattiioo
•••• BBBBaaaannnnddddwwwwiiiiddddtttthhhh
•• FFrreeqquueennccyy bbaanndd ((ttrraannssmmiitt aanndd rreecceeiivvee))
•• PPoowweerr ddeelliivveerreedd
•• PPPPeeeerrrrmmmmiiiissssssssiiiibbbblllleeee iiiinnnn----bbbbaaaannnndddd eeeemmmmiiiissssssssiiiioooonnnn
•• PPeerrmmiissssiibbllee oouutt--ooff--bbaanndd eemmiissssiioonn
•• SSttaabbiilliittyy oovveerr VVSSWWRR
–– AAbbiilliittyyyy ttoo ttrraannssmmiitt iinnttoo uunnkknnoowwnn//vvaarryyyyiinngggg llooaadd
•• EEffffiicciieennccyy
–– MMiinniimmiizzee aannyy lloossee iinn tthhee ffoorrmm ooff hheeaatt && nnooiissee
•• SSiizzee
–– FFFFiiiinndddd tttthhhhee mmiiiinniiiimmuumm ssiiiizzee aass mmuucchhhh aass ppoossssiiiibbbbllllee
MMIC Course 4
PPPPeeeeaaaakkkk OOOOuuuuttttppppuuuutttt PPPPoooowwwweeeerrrr
•• DDeetteerrmmiinneess tthhee rraannggggee ffoorr ttwwoo--wwaayyyy ccoommmmuunniiccaattiioonnss
•• OOfftteenn ssppeecciiffiieedd aatt tthhee 11--ddBB ccoommpprreessssiioonn ppooiinntt
•• SSoommee eexxaammpplleess::
–– NNNNeeeeeeeedddd aaaabbbboooouutttt 1111--2222 WWWW ffffoooorrrr cccceeeelllllllluullllaaaarrrr hhhhaaaannnnddddsssseeeettttssss ((((~~1111 kkkkmmmm ddddiiiissssttttaaaannnncccceeee))))
–– NNeeeedd aabboouutt 110000mmWW ffoorr WW--LLAANN ((110000 mm))
–– NNeeeedd aabboouutt 1100mmWW ffoorr WW--PPAANN ((BBlluueettooootthh)) ((11--1100 mm))
–– NNNNeeeedddd aabbbboouutttt 1111mmWWWW ffffoorr UUUUWWWWBBBB aanndddd sseennssoorr nneettttwwoorrkkkkss
•• TThhee aavveerraaggee ppoowweerr ttrraannssmmiitttteedd mmaayy bbee mmuucchh lloowweerr
–– PPoowweerr ccoonnttrrooll ((ssllooww ttiimmee ssccaallee))
–– AAmmpplliittuuddee mmoodduullaattiioonn
MMIC Course Ali Niknejad,UC Berkeley, EECS 290C  5
EEEEffffffffiiiicccciiiieeeennnnccccyyyy
•• RReemmeemmbbeerr-- CCOOSSTT iiss mmaajjjjoorr ddrriivviinngggg ffaaccttoorr!!
•• TThhee aassssoocciiaatteedd ppoowweerr ssuuppppllyy aanndd hheeaatt ssiinnkk ccaann bbee
iinnccrreeddiibbllyy eexxppeennssiivvee
•••• FFFFoooorrrr lllloooowwwweeeerrrr ppppoooowwwweeeerrrr ssssyyyysssstttteeeemmmmssss,, ((((bbbbeeeelllloooowwww 11110000mmmmwwww)))) ,,ppppoooowwwweeeerrrr
ccoonnssuummppttiioonn ooff ootthheerr bblloocckk iiss iimmppoorrttaanntt ttoooo
MMIC Course ISSCC2007 6
EEEEffffffffiiiicccciiiieeeennnnccccyyyy MMMMeeeeaaaassssuuuurrrreeeemmmmeeeennnntttt
P
DC
Pin Amp
Po <= Pin + P
DC
•• DDrraaiinn EEffffiicciieennccyy
P
–– PP iinncclluuddeess hhaarrmmoonniiccss ppoowweerr
ηη = out
OOUUTT
DD
P
dc
P − P ⎛ 1 ⎞
•• PPoowweerr AAddddeedd EEffffiicciieennccyy
ηη = OUT IN =ηη .⎜⎜1− ⎟⎟
PPAA DD
PP ⎝⎝ GG ⎠⎠
–– AAccccoouunntt ddrriivvee ppoowweerr
DC
–– CCoouulldd bbee nneeggaattiivvee ffoorr llooww ggaaiinn!!
•• TToottaall eeffffiicciieennccyy PP
η = o
total
P + P
DC in
•• WWhheenn ppppoowweerr ggggaaiinn iiss hhiigggghh
η ≈η ≈η
PAE c total
MMIC Course 7
HHHHiiiigggghhhh PPPPAAAAPPPPRRRR
•• TTTThhhheeeerrrreeee aaaarrrreeee ssssoooommmmeeee wwwwaaaayyyyssss ,,ssssuuuucccchhhh tttthhhhaaaatttt……
–– DDrraaiinn mmoodduullaattiioonn
–– LLLLooooaaaadddd mmmmoooodddduuuullllaaaattttiiiioooonnnn
–– RRFF PPWWMM
•••• IIIInnnn lllloooowwww ffffrrrreeeeqqqquuuueeeennnnccccyyyy
•• BBUUTT,, bbrrooaaddbbaanndd
•••• SSSSoooommmmeeee lllliiiinnnneeeeaaaarrrriiiizzzzaaaattttiiiioooonnnn sssscccchhhheeeemmmmeeeessss mmmmaaaayyyy rrrreeeedddduuuucccceeee tttthhhheeee
oovveerraallll eeffffiicciieennccyy!!!!!!
MMIC Course 8
SSSSiiiiggggnnnnaaaallll TTTTyyyyppppeeeessss
•• TThheerree aarree ttwwoo ccaatteeggggoorriieess iinncclluuddiinngggg::
–– CCoonnssttaanntt--eennvveellooppee
•• DDaattaa iiss iinn pphhaassee oorr ffrreeqquueennccyy
•••• NNNNoooonnnn--lllliiiinnnneeeeaaaarrrr PPPPAAAA ccccaaaannnn bbbbeeee uuuusssseeeedddd
•• AAbbrruupptt ffrreeqquueennccyy oorr pphhaassee ttrraannssiittiioonnss
–– SSiinncc--ffuunnccttiioonn ssppeeccttrruumm
»»»» SSSSpppprrrreeeeaaaaddddssss ssssiiiiggggnnnnaaaallll eeeennnneeeerrrrggggyyyy oooovvvveeeerrrr aaaa wwwwiiiiddddeeee BBBBWWWW
»» DDaattaa rraattee wwiillll bbee rreedduucceedd
–– NNoonn--ccoonnssttaanntt eennvveellooppee
•• LLLLiiiinneeaarr PPPPAAAA sshhhhoouulllldddd bbbbee uusseedddd
•• DDaattaa iiss iinn eennvveellooppee,, ttoooo
•• HHiigghheerr ddaattaa rraattee
MMIC Course 9
CCCCoooonnnnssssttttaaaannnntttt EEEEnnnnvvvveeeellllooooppppeeee MMMMoooodddduuuullllaaaattttiiiioooonnnn
•• IIIInnnnffffoooorrrrmmmmaaaattttiiiioooonnnn eeeennnnccccooooddddeeeedddd iiiinnnn pppphhhhaaaasssseeee////ffffrrrreeeeqqqquuuueeeennnnccccyyyy
oonnllyy
–– GGGGMMMMSSSSKKKK,,FFFFSSSSKKKK
•• PPoowweerr eeffffiicciieenntt aammpplliiffiiccaattiioonn
BBUUTT,, ssppeeccttrraallllyy iinneeffffiicciieenntt
MMIC Course ISSCC 2007 10