一种地端关断差分驱动CMOS射频整流器

采用SMIC 180nm工艺,设计了一种地端关断差分驱动CMOS射频整流器。通过切断能量传输路径,解决了传统可关断差分驱动CMOS射频整流器因短路电流较高导致关断功耗(POFF)较大的问题。搭建可重构3阶整流电路,验证该射频整流器的功能。仿真结果表明,相对于传统可关断差分驱动CMOS射频整流器,当输入电压VIN幅值为1V、负载电阻RL为10kΩ时,在零电压关断的情况下,该整流器的POFF下降了15.2dBm@953 MHz;在负电压关断情况下,POFF下降了24.5dBm@953MHz。该整流器满足射频能量收集系统中整流器低功耗待机的要求。

用于射频能量收集的低阈值CMOS整流电路设计

基于TSMC 180 nm工艺,设计了一款高效率低阈值整流电路。在传统差分输入交叉耦合整流电路的基础上,提出源极与衬底之间增加双PMOS对称辅助晶体管配合缓冲电容的改进结构,对整流晶体管进行阈值补偿。有效缓解了MOS管的衬底偏置效应,降低了整流电路的开启阈值电压,针对较低输入信号功率,提高了整流电路的功率转换效率(PCE)。同时将低阈值整流电路三级级联以提高输出电压。测试结果显示,在输入信号功率为-14 dBm@915 MHz时,三级级联低阈值整流电路实现了升压功能,能稳定输出1.2 V电压,峰值PCE约为71.32%。相较于传统结构,该低阈值整流电路更适合用于射频能量收集。

CMOS伪差分E类射频功率放大器设计

分析了E类功放的非理想因素,其中着重分析寄生电感对系统性能的影响,采用伪差分E类功放结构有效地抑制寄生电感的影响。最后基于理想的设计方程和LoadPull技术,采用0.18μmCMOS工艺,设计出高效率的差分E类功率放大器。在电源电压1.8V,温度25℃,输入信号0dBm条件下,具有最大输出功率26.1dBm,PAE为60.2%。

一种应用于多阶射频整流器的MPPT技术

多阶射频整流器在射频能量收集系统中起着交流转直流的作用。当射频输入功率偏离某一数值时,多阶射频整流器的功率转换效率(PCE)迅速下降。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,提出一种最大功率点跟踪(MPPT)方法,使多阶射频整流器能够根据射频输入功率的大小自动配置阶数,从而在较宽的输入范围内保持较高的PCE。将该MPPT方法应用在3阶射频整流器上。结果表明,当工作频率为953 MHz、负载为50 kΩ、输入功率P_(IN)∈(-26.5 dBm,-7.5 dBm)时,该3阶射频整流器的平均PCE可达65%,相比传统3阶射频整流器,提升了约25%。

CMOS衬底调制阈值调整型RF-DC整流器

基于CMOS交叉耦合桥式射频整流器结构,在MOS整流管的栅极与衬底之间引入耦合电容,利用衬底调制效应动态调整MOS整流管的阈值电压,从而提高射频整流器的输出电压,减小稳定时间。对整流器工作原理进行了分析,对电路进行了仿真。结果表明,改进后的CMOS交叉耦合桥式整流器在输入功率为-16dBm@900 MHz时,输出电压为1.48V,输出电压和稳定时间分别比传统电路提高了13mV和22μs。

一种用于超高频无源标签芯片的整流器设计

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,提出了一种适用于无源UHF RFID标签芯片的CMOS整流器。与传统二极管连接方式的MOS管相比,使用了一种不同的二极管连接方式的MOS管,减小了阈值电压和漏电流。利用新结构实现了一个5级电荷泵整流电路。测试结果表明,当输入0dBm信号时,整流器的转换效率为29.24%。整体芯片的面积是(0.7×0.6)mm2。

CMOS RFIC平面螺旋差分变压器参数化等效电路建模

对现今常用的八边形CMOS RFIC平面螺旋差分变压器进行了参数化的2-π集总参数等效电路建模。所建模型包含随频率变化的各种损耗效应,各元件值均可根据工艺参数和器件几何尺寸以参数化的解析表达式得出。将电路仿真值与ADS Momentum器件仿真值进行对比,两者在DC^20 GHz谐振点前的频率范围内都得到了较好的拟合效果。在此基础上,对同样结构的巴仑也进行了建模和仿真。从仿真结果分别得出两者符合实际应用需要的频段。

2.4GHz0.25μmCMOS集成低噪声放大器的设计

采用TSMC 0.25mm CMOS工艺,设计了单端和差分两种工作在2.4GHz可应用于蓝牙的全集成低噪声放大器。详述了设计过程并给出了优化仿真结果。经比较得出,差分低噪声放大器为了取得和单端低噪声放大几乎同样的性能,要消耗双倍的功耗和面积,但因其对共模信号干扰的免疫力以及对衬底耦合的抑制作用而越来越受到青睐。

一种基于接收信号强度指示策略的射频能量收集器

基于0.18μm SMIC RF CMOS工艺,采用最新的低电压低功耗高效率的差分驱动CMOS整流器结构单元,设计了应用于无线体域网(WBAN)的无直流电源供电的射频能量收集器。提出通过接收信号强度指示的策略,来提升射频能量收集器对无线体域网中的射频能量的收集效率,扩大射频能量的可接收范围。基于这一技术,设计的射频能量收集器可以接收与转换-8 dBm^10 dBm的射频信号,输出2 V的较稳定电压,在-5 dBm电压转换效率VCE达到84.8%,能量转换率达到16.7%。

AD8352：低失真差分放大器

美国模拟器件公司发布了一款差分放大器AD8352，它是ADI公司扩展种类的射频（RF）集成电路系列的最新成员，适合用于驱动下一代3G和4G蜂窝和宽带WiMAX无线基础设备中使用在最高实际中频OF）条件下的12叫6bitADC。AD8352驱动高速ADC达380MHz，超过了同类差分放大器能达到的100MHz。

片上差分螺旋电感模型及参数提取

为了完善现有的射频CMOS电路中片上差分螺旋电感的模型,提出了一种从测量得到的S参数采用改进差分进化算法提取有中心抽头的片上差分螺旋电感参数的方法。等效电路采用考虑了趋肤效应的2-π模型,基于改进差分进化算法的自动参数提取过程被证明是有效的。为验证该方法,制备并测试了17个有中心抽头的差分螺旋电感,2端口S参数的频率范围为0.3~8.5 GHz。参数提取结果表明,17个电感的RMS误差均在9%以内。良好的参数提取精度证明了该建模方法的灵活性和有效性。该方法可用于射频以及混合信号集成电路设计。