射频集成电路设计基础16功率放大器

《射频集成电路设计基础》讲义

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功率放大器

与小信号放大器的区别 主要指标 PA 的分类 大信号阻抗匹配

非线性失真 线性化技术 CMOS PA 参考文献

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?

与小信号放大器的区别

? 大信号工作

– 需要足够的电流驱动能力和击穿电压

? 例如30dBm @ 50? = 1W = 10V ×200mA

– 阻抗非线性，匹配困难

? 功率增益：不要光看电压增益

以低频射极跟随器为例，电压增益为

如果 ，，，，以上两式的值分别为0.98

和0.96，即没有电压增益。

R S r π

R L

v o

v s

v 1

g m v 1

R S

R L

v in v o

v in

-----1β+()R L r π1β+()R L +-----------------------------------R L 1g m ?R L +-------------------------≈=v o

v s

----1β+()R L R S r π1β+()R L ++-----------------------------------------------R L R S β?1g m ?R L ++---------------------------------------------≈=R S 100?=R L 50?=g m 1 S =β100=

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而电路的功率增益：

在以上条件下 或 8.7dB 。

? 共轭匹配不是最佳选择

为了从一个给定的信号源(电压或电流)获取最大的功率，

需要使负载与信号源内阻共轭匹配，这时的功率传输效率为50%。注意，这只是负载上的信号功率与负载和内阻上消耗的信号功率比，即一半的功率被消耗在了内阻上，它并不是放大器的效率。电压源的负载电阻越大、电流源的负载电阻越小，内阻上的消耗就越小。

? 效率和线性度：最基本的要求和矛盾

小信号放大器通常不存在效率问题，但由于功放所消耗的巨大功率，效率成为关键指标之一，尤其对于移动台。

G T P L P AVS -----------v o 2R L

?v s 2?()2R S

?----------------------------4v o 2v s 2----R S R L -----?

===G T 7.4≈R S

R L

v s

i R S

R L

v

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?

主要指标

? 输出功率和增益

不同系统所要求的输出功率不同，在个人无线通信系统中大致在1毫瓦 (0dBm)到几瓦(~35dBm)之间，为了获得这一范围的输出功率，视输入信号的情况，功放的功率增益大约为20到40dB 。

? 效率和功率附加效率(Power Added Efficiency, PAE)

功放将电源的直流功率转化成交流信号功率输出，只有一部分直流功率被转化成为有用的信号功率并为负载所获得，另一部分被放大器本身以及电路中的寄生元件所消耗。

(1)

效率和线性度矛盾的另一方面：输出功率越大，效率越高，由非线性所引起的

失真或干扰也越强。

ηP L

P D

------,

=PAE P L P in –P D

-------------------η11G ---– ==

? 线性度

– 非线性失真同时表现在幅度和相位上

– 互调分量(IM3, IM5 etc.)或谐波抑制

– EVM (Error Vector Magnitude)

– ACP (Adjacent Channel Power, 已调制信号)

? 功率(或增益)控制

有效的节省能量、减少对其他用户干扰的手

段，在CDMA系统中更是一个基本要求。可

以通过模拟信号(连续变化)或数字信号(按一定的步长或dB值变化)控制。

? 输入输出反射系数或驻波比

为了获得最大的输入功率，需要较小的输入反射系数；为了获得高效率，通常会在输出端形成较大的驻波比。

P0

f0

P1

f1

f ACP = P0? P1 (dBc)

EVM

ideal

actual

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PA的分类? Class A (甲类)

RFC=RF Choke，可以看成电流源

,

当v CE的峰峰值达到2V CC，i x或i C的峰峰值达到2I C时输出信号功率达到最大值

此时放大器的效率为

Matching

RFC

R L v CE

V

C

C

I

C

i C

t

t

R x

i x

Network

V CC

i x I C i C

–

=P D V CC I C

=

P L max

,

1

2

--I

C

2R x1

2

--

V CC2

R x

---------1

2

--V

CC

I C ===

ηmax

∴

P L max

,

P D

---------------50%

==

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如果信号幅度减小，输出功率减小，但是直流功耗不变，效率随之降低：

(2)

V o 为集电极输出信号电压幅度。

? 共轭匹配的情况

现在来看一下为什么共轭匹配在功放设计中有问题。

假设完全线性的工作，即放大器在输入信号范围内跨导不变，并且在工作频率上输出阻抗为恒定的实电阻r o ，为了实现共轭匹配，负载必须经过变换使

于是输出电压幅度和功率分别为

,(3)

ηP L P D

------12--V o 2R x ----- V CC I C ()?12--V o 2R x ----- V CC 2R x --------- ?12--V o 2V CC 2---------====g m v in

r o

R L

v o

R L r o

=V o g m V in r o 2

----=P L 12--V o 2R L -----18--g m V in ()2r o =

=

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的最大值为 I C ，因此最大的输出电压幅度和功率为

,(4)

而这时的功放效率为

(5)

假设 ，根据(4)，为了获得65mW 的最大功率输出，I C 至少应为约23mA ，V o, max 则至少需为 11.4V ，也就是V CC 至少需要达到11.4V ！而此时的直

流功耗为262mW ，效率仅为25%。在同样的偏置电流下，如果 ，

则 = ≈ 4.6V ，= ≈ 22mW ，效率则大于45.5%。

实际的输出阻抗需要视电源电压和最大偏置电流而定，在电源电压很低的情况下，需要将负载变换成更小的值，并提供更大的偏置电流。

g m V in V o, max

12--I C r o =P L, max 18

--I C 2

r o

=ηP L, max V CC I C

---------------18--I C r o V CC ---------14--V o, max

V CC --------------===r o 1k ?=R L 250?=V o, max I C r o R L ||()P L, max 0.5V o, max 2R L ?

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? Class B & Class AB (乙类与甲乙类)

无论有无信号，甲类功放都保持导通，因此效率不高，乙类功放的偏置电流I C =0，只有在有信号时(输入信号正半周)管子才工作，这时 信号电流 ,最大幅度 =。正弦信号激励下输出功率和直流功耗分别为

, v CE

i C

t

t

V C C

T

I x

Matching

RFC

R L

R x

i x

Network

V CC

i x i C –=I x, max V CC R x ?P L 1T --v CE V CC

–()2R x

------------------------------t d 0T ∫1T --i C 2R x t

d 0T ∫==1T --I x ωt sin ()2R x t d 0T 2?∫14

--I x 2R x ==P L max ,14--I x max ,2R x 14--V CC R x ---------

2R x V CC 24R x ---------===P D

1T --V CC i C t d 0T ∫1T --V CC I x ωt sin ()t d 0T 2?∫I x V CC 1π

--===P D max

,V CC 2R x ---------1

π

--=

所以此时的效率为

这时的匹配网络需要同时滤除输出信号中的谐波

成份，推挽式结构则免去了这些麻烦。

对于较小的输出信号幅度，

,

同甲类一样，效率随输出的减小而减小。v in

v out

R L

Q1

Q2

i C1

i C2

v in v

out

ηmax ∴

P L max

,

P D max

,

---------------π

4

--78.5%

≈

==

V x V CC

<

I x

V x

R x

-----

=P L

V x2

4R x

--------

=

P D

1

T

--V

CC

V x

R x

-----ωt

sin

t d

T2?

∫

V CC V x

R x

---------------1

π

--

==

η

P L

P D

------π

4

--

V x

V CC

---------

==

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? Class C (丙类)

– 如果进一步减小一个信号周期内管子的导通时间，我们将获得更高的效率，这也就是丙类放大器的工作原理；但这时匹配/滤波网络的设计将趋于复杂，更重要的是输出功率会不断减小，从而失去了实用价值

? Class A, Class B, Class AB & Class C 小结

– 晶体管都以压控电流源的方式工作，不同之处在于工作点– 导通角、最高效率和输出功率

(6)(7)

? Class A: , ? Class B:

, ? Class C:

, ηmax

2Φ2Φsin –4Φsin ΦΦcos –()

--------------------------------------------=P out ΦΦsin –1Φ2?()

cos –---------------------------------∝Φπ=ηmax 50%

=Φπ2?=ηmax 78.5%≈Φπ2?<ηmax 100%

→

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? Class D

与Class A, B, C 不同，Class D PA 的晶体管工作在开关状态，理想情况下其电压电流积恒为0，即不消耗功率；但理想的开关是不存在的，因此从实用的角度看，Class D PA 很大程度上只是一个概念

? Class E

开关工作情况

– 关断时Vx 必须保持在低电压足够长时间，使漏极电流降到0– 打开前Vx 必须降到0– 打开时Vx 的斜率为0

Q 取决于效率和谐波失真度要求

C 11ωR L π24?1+()π2?()----------------------------------------------------1ωR L 5.447?---------------------------≈=C 2C 15.447Q ------------ 1 1.42Q 2.08–--------------------+

≈L QR L ()ω

?=

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? Class F

为使输出电压波形更为陡峭，匹配网络的设计使3次(和5次)谐波得到增强

Z 2, λ/4

R L

R L

3ω0ω0

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大信号阻抗匹配

? 放大器的输出阻抗随电压和电流变化(非线性)? Load-pull test

PA

Source

Tuner

Power

Meter

Impedance Control

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>?

非线性失真

? AM-AM and AM-PM Distortion

– 放大器所能提供的输出电流受到偏置电流和电源电压的限制，无法随输入信号的增大而保持相应的增长，这时的增益出现压缩(Compression)，输出信号幅度出现失真(AM-AM)，而信号相位也出现失真(AM-PM)– Slew Rate (转换速度/响应速度)– 实际上，相位随信号幅度的改变比幅

度失真出现得更早? Spectral Regrowth

– 如果使用滤波器去限制一个调相信号

的带宽，信号幅度将会发生改变，非线性失真会导致输出频谱的扩展

V in

V o u t -(a c t u a l )

V i n

V o u t -(t h e o r e t i c a l )

V out SR dV out

dt -----------I max C

--------==

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线性化技术

? 前馈(Feedforward)

– 非线性失真后的信号可以看作线性信号与一个误差(error)信号之和，前馈技术将这一误差信号从放大后的信号中提取出来并去除– 图中 – 不存在反馈环路，具有良好的稳定性

– 依赖于信号幅度和相位的精确匹配，需要延迟线来达到相位的匹配，因此会引入损耗并且不易集成；对相加器要求很高，往往只能用低损耗的无源元件– 失真抑制度

Σ

Σ

G

1G ?main amplifier

error amplifier

A

B C V in

V out

G τ2

?τ1

?V A V in G V err

+=V B V A G ?V in –V err G ?==V C V B G V err ==V out V A V C –V in G

==

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(8)

当, 时，求得, 即互调分量被减小了20dB 。

E 121A ?A ------+ φ?cos –1A

?A ------+

2

+=

?A

A -------5%=?φ5°=E 0.10220d

B –==

? 反馈

– 负反馈基本原理

(9)

– 高频时环路增益不易提高，同时存在严重的稳定性问题，因此希望反

馈环路在低频工作，于是环路中将

包含变频电路。对于正交调制信号

需要相应的正交解调电路，此时的

反馈称为Cartesian Feedback (笛卡尔反馈?)

– 环路的高频通路引入了可观的相移, 因此需要在解调时进行补偿，相移

的控制是一个难点

– 存在稳定性问题

G

A

C

V in V out

ωLO t

cos

ωLO tθ

+

()

cos

LPF

f

V in V out

Σ

A f

A

1Af

+

--------------1

f

--

≈

=

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? 预失真(Predistortion)

很多电路都使用预失真技术，例如镜像电流源

– 模拟预失真

– 数字预失真

– PA (Transmitter)的记忆效应

? 由滤波器、匹配网络、非线性电容及偏置电路的频率响应所引起? 非线性特性不仅取决于当前的输入信号幅度，还与以前的信号有关，

增加了预失真算法的复杂度

y

x z

z

x

Vin

V out

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? LINC (Linear amplification with Nonlinear Components)

– 一个非恒包络调制信号可以分解为两个恒包络调相信号之和：

(10)

(11)

其中 – 不难想像，这两路信号必须具有良好的匹配，相加器必须提供足够的隔离度和尽可能小的损耗；同时，两个调相信号的产生具有相当的复杂度，有一种类似正交调制的方法：

(12)

这里 ，，都是低频信号

v in

v out

Σ

v 2

v 1

signal separator

v in t ()a t ()ωc t φt ()+[]

cos v 1t ()v 2t ()

+==v 1t ()12--V 0ωc t φt ()θt ()++[]sin =v 2t ()12

--V 0ωc t φt ()θt ()–+[]sin –=θt ()

a t ()V 0?[]

sin 1–=v 1t ()v I t ()ωc t φ+()cos v Q t ()ωc t φ+()sin +=v 2t ()v I t ()ωc t φ+()cos –v Q t ()ωc t φ+()

sin +=v I t ()a t ()

2

---------=v Q t ()V 02a 2t ()–2---------------------------=

射频功率放大器

实验四：射频功率放大器 【实验目的】 通过功率放大器实验，让学生了解功率放大器的基本结构，工作原理及其设计步骤，掌握功率放大器增益、输出功率、频率范围、线性度、效率和输入/输出端口驻波比等主要性能指标的测试方法，以此加深对以上各项性能指标的理解。 【实验环境】 1．实验分组：每组2~4人 2．实验设备：直流电源一台，频谱仪一台，矢量网络分析仪一台，功率计一只，10dB衰减器一个，万用表一只，功率放大器实验电路 板一套 【实验原理】 一、功率放大器简介 功率放大器总体可分成A、B、C、D、E、F六类。而这六个小类又可以归入不同的大类，这种大类的分类原则，大致有两种：一种是按照晶体管的导通情况分，另一种按晶体管的等效电路分。按照信号一周期内晶体管的导通情况，即按导通角大小，功率放大器可分A、B、C三类。在信号的一周期内管子均导通，导θ（在信号周期一周内，导通角度的一半定义为导通角θ），称为A 通角? =180 θ。导通时间小于一半周期的类。一周期内只有一半导通的成为B类，即? =90 θ。如果按照晶体管的等效电路分，则A、B、C属于一大称为C类，此时? <90 类，它们的特点是：输入均为正弦波，晶体管都等效为一个受控电流源。而D、E、F属于另一类功放，它们的导通角都近似等于? 90，均属于高功率的非线性放大器。 二、功率放大器的技术要求 功率放大器用于通信发射机的最前端，常与天线或双工器相接。它的技术要求为： 1. 效率越高越好 2. 线性度越高越好 3. 足够高的增益

4. 足够高的输出功率 5. 足够大的动态范围 6. 良好的匹配（与前接天线或开关器） 三、功率放大器的主要性能指标 1.工作频率 2.输出功率 3.效率 4.杂散输出与噪声 5.线性度 6.隔离度 四、功率放大器的设计步骤 1.依据应用要求（功率、频率、带宽、增益、功耗等），选择合适的晶体管 2.确定功率放大器的电路和类型 3.确定放大器的直流工作点和设计偏置电路 4.确定最大功率输出阻抗 5.将最大输出阻抗匹配到负载阻抗（输出匹配网络） 6.确定放大器输入阻抗 7.将放大器输入阻抗匹配到实际的源阻抗（输入匹配网络） 8.仿真功率放大器的性能和优化 9.电路制作与性能测试 10.性能测量与标定 五、本实验所用功率放大器的简要设计过程 1. PA 2. 晶体管的选择 本实验所选用的晶体管为安捷伦公司的ATF54143_PHEMT，这种晶体管适合用来设计功率放大器。单管在～处能达到的最大资用增益大于18dB，而1dB压缩点高于21dB。

最详细解读射频芯片

最详细解读射频芯片 传统来说，一部可支持打电话、发短信、网络服务、APP应用的手机，一般包含五个部分部分：射频部分、基带部分、电源管理、外设、软件。 射频部分：一般是信息发送和接收的部分； 基带部分：一般是信息处理的部分； 电源管理：一般是节电的部分，由于手机是能源有限的设备，所以电源管理十分重要； 外设：一般包括LCD，键盘，机壳等； 软件：一般包括系统、驱动、中间件、应用。 在手机终端中，最重要的核心就是射频芯片和基带芯片。射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大；基带芯片负责信号处理和协议处理。那么射频芯片和基带芯片是什么关系？ 1. 射频芯片和基带芯片的关系 先讲一下历史，射频（Radio Frenquency）和基带（Base Band）皆来自英文直译。其中射频最早的应用就是Radio——无线广播（FM/AM），迄今为止这仍是射频技术乃至无线电领域最经典的应用。 基带则是band中心点在0Hz的信号，所以基带就是最基础的信号。有人也把基带叫做“未调制信号”，曾经这个概念是对的，例如AM为调制信号（无需调制，接收后即可通过发声元器件读取内容）。 但对于现代通信领域而言，基带信号通常都是指经过数字调制的，频谱中心点在0Hz的信号。而且没有明确的概念表明基带必须是模拟或者数字的，这完全看具体的实现机制。 言归正传，基带芯片可以认为是包括调制解调器，但不止于调制解调器，还包括信道编解码、信源编解码，以及一些信令处理。而射频芯片，则可看做是最简单的基带调制信号的上变频和下变频。 所谓调制，就是把需要传输的信号，通过一定的规则调制到载波上面让后通过无线收发器（RF Transceiver）发送出去的工程，解调就是相反的过程。 2.工作原理与电路分析 射频简称RF射频就是射频电流，是一种高频交流变化电磁波，为是Radio Frequency的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围在300KHz～300GHz之间。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。高频（大于10K）；射频（300K-300G）是高频的较高频段；微波频段（300M-300G）又是射频的较高频段。射频技术在无线通信领域中被广泛使用，有线电视系统就是采用射频传输方式。

集成电路设计基础复习

1、解释基本概念：集成电路，集成度，特征尺寸 参考答案： A、集成电路（IC：integrated circuit）是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的集成块。 B、集成度是指在每个芯片中包含的元器件的数目。 C、特征尺寸是代表工艺光刻条件所能达到的最小栅长（L）尺寸。 2、写出下列英文缩写的全称：IC，MOS，VLSI，SOC，DRC，ERC，LVS，LPE 参考答案： IC：integrated circuit；MOS：metal oxide semiconductor；VLSI：very large scale integration；SOC：system on chip；DRC：design rule check；ERC：electrical rule check；LVS：layout versus schematic；LPE：layout parameter extraction 3、试述集成电路的几种主要分类方法 参考答案： 集成电路的分类方法大致有五种：器件结构类型、集成规模、使用的基片材料、电路功能以及应用领域。根据器件的结构类型，通常将其分为双极集成电路、MOS集成电路和Bi-MOS 集成电路。按集成规模可分为：小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。按基片结构形式，可分为单片集成电路和混合集成电路两大类。按电路的功能将其分为数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路。按应用领域划分，集成电路又可分为标准通用集成电路和专用集成电路。 4、试述“自顶向下”集成电路设计步骤。 参考答案： “自顶向下”的设计步骤中，设计者首先需要进行行为设计以确定芯片的功能；其次进行结构设计；接着是把各子单元转换成逻辑图或电路图；最后将电路图转换成版图，并经各种验证后以标准版图数据格式输出。 5、比较标准单元法和门阵列法的差异。 参考答案：

射频功放设计

基于ADS的射频功率放大器仿真设计 1.引言 各种无线通信系统的发展，如GSM、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAX和Wi-Fi，大大加速了半导体器件和射频功放的研究过程。射频功放在无线通信系统中起着至关重要的作用，它的设计好坏影响着整个系统的性能。因此，无线通信系统需要设计性能优良的放大器。而且，为了适应无线系统的快速发展，产品开发的周期也是一个重要因素。另外，在各种无线系统中由于采用了不同调制类型和多载波信号，射频工程师为减小功放的非线性失真，尤其是设计无线基站应用的高功率放大器时面临着巨大的挑战。采用Agilent ADS 软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能，进一步优化设计参数，同时达到加速产品开发进程的目的。功放（PA）在整个无线通信系统中是非常重要的一环，因为它的输出功率决定了通信距离的长短，其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。 2.功率放大器基础 2.1功率放大器的种类 根据输入与输出信号间的大小比例关系，功放可以分为线性放大器与非线性放大器两种。输入线性放大器的有A、B、AB类；属于非线性放大器的则有C、E 等类型的放大器。 （1）A类：其功率器件再输入信号的全部周期类均导通，但效率非常低，理想状态下效率仅为50%。 （2）B类：导通角仅为180°，效率在理想状态下可达到78%。 （3）AB类：导通角大于180°但远小于360°。效率介于30%~60%之间。 （4）C类：导通角小于180°，其输出波形为周期性脉冲。理论上，效率可达100%。 （5）D、E类：其原理是将功率器件当作开关使用。 设计功放电路前必须先考虑系统规格要求的重点，再来选择电路构架。对于射频功放，有的系统需要高效率的功放，有些需要高功率且线性度佳的功放，有些需要较宽的操作频带等，然而这些系统需求往往是相互抵触的。例如，B、C、E类构架的功率放大器皆可达到比较高的效率，但信号的失真却较为严重；而A

射频功率放大器实时检测的实现

射频功率放大器实时检测的实现 广播电视发射机是一个综合的电子系统，它不仅包括无线发射视音频通道，而且还包括通道的检测和自动控制电路，因此在设计时，它除了必须保证无线通道的技术指标处于正常范围外，还必须设计先进的取样检测和保护报警等电路，以确保发射机工作正常，从而实现发射机在线自动监测和控制。近年来，随着大功率全固态电视发射机多路功率合成技术的发展，越来越多的厂家采用模块化结构设计，因此单个功率放大器模块是整个发射机的基本测单元，本文就着重讨论单个模块的检测和控制电路，从而实现发射机在线状态自动监测。 一、工作原理 在功放模块中，主要检测和控制参数为电源电压，各放大管的工作电流，输出功率，反射功率，过温度和过激励保护等，图1为实现上述检测控制功能的方框图，它由取样放大电路，V/F变换，隔离电路，F/V变换，A/D转换，AT89C51，显示电路和输出保护电路等组成。 1、隔离电路 在功放模块中，由于大功率器件的应用，往往单个模块的输出功率都比较大，因而对小信号存在较大的高频干扰，如处理不好，就会影响后级模数转换电路工作，从而导致检测数据不准确，显示数据跳动的现象，甚至出现误动作。这里采用光电耦合器进行隔离，由于光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，从而将模拟电路和数字电路完全隔离，保障系统在高电压、大功率辐射环境下安全可靠地工作。 2、LM331频率电压转换器

V/F变换和F/V变换采用集成块LM331，LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。同时它动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。 图2是由LM331组成的电压频率变换电路，LM331内部由输入比较器、定时比较器、R－S触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。 当输入端Vi＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R－S触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0为逻辑低电平，同时电源Vcc也通过电阻R2对电容C2充电。当电容C2两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输出一高电平，使R－S触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C2通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容C3对电阻R3放电。当电容C3放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使R－S触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。输出脉冲频率f0与输入电压Vi成正比，从而实现了电压－频率变换。其输入电压和输出频率的关系为：fo=(Vin×R4)/(2.09×R3×R2×C2) 由式知电阻R2、R3、R4、和C2直接影响转换结果f0，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。电阻R1和电容C1组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。 同样，由LM331也可构成频率－电压转换电路。

射频功率放大器的主要技术指标

射频功率放大器是各种无线发射机的主要组成部分。在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。 射频功率放大器电路设计需要对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题进行综合考虑。 射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，是研究射频功率放大器的关键。而对功率晶体管的要求，主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数。 为了实现有效的能量传输，天线和放大器之间需要采用阻抗匹配网络。 3.1.1输出功率 在发射系统中，射频末级功率放大器输出功率的范围可小到毫瓦级（便携式移动通信设备）、大至数千瓦级（发射广播电台）。 为了要实现大功率输出，末级功率放大器的前级放大器单路必须要有足够高的激励功率电平。显然大功率发射系统中，往往由二到三级甚至由四级以上功率放大器组成射频功率放大器，而各级的工作状态也往往不同。 根据对工作频率、输出功率、用途等的不同要求，可以用晶体管、FET 、射频功率集成电路或电子管作为射频功率放大器。 在射频功率方面，目前无论是在输出功率或在最高工作频率方面，电子管仍然占优势。现在已有单管输出功率达2000kW 的巨型电子管，千瓦级以上的发射机大多数还是采用电子管。 当然，晶体管、FET 也在射频大功率方面不断取得新的突破。例如，目前单管的功率输出已超过100W ，若采用功率合成技术，输出功率可以达到3000W 。 3.1.2效率 效率是射频功率放大器极为重要的指标，特别是对于移动通信设备。定义功率放大器的效率，通常采用集电极效率?c 和功率增加效率PAE 两种方法。 1. 集电极效率?c 集电极效率?c 定义为输出功率P out 与电源供给功率P dc 之比，即 dc out p P =c η （3.1.1） 2.功率增加效率（PAE ，power added efficiency ） 功率增加效率定义为输出功率P out 与输入功率P in 的差于电源供给功率P dc 之比，即 c p dc in out PAE A P P P PAE ηη)11(-=-== （3.1.2） 功率增加效率PAE 的定义中包含了功率增益的因素，当有比较大的功率增益。 如何提高输出功率和保证高的效率，是射频功率放大器设计目标的核心。 3.1.3线性 ? 衡量射频功率放大器线性度的指标有三阶互调截点（IP3）、1dB 压缩点、谐波、邻道功率比等。邻道功率比衡量由放大器的非线性引起的频谱再生对邻道的干扰程度。 ? 由于非线性放大器的效率高于现行放大器的效率，射频功率放大器通常采用非线性放大器。但是分线性放大器在放大输入信号的放大的同时会产生一系列的有害影响。 ? 从频谱的角度看，由于非线性的作用，输出信号中会产生新的频率分量，如三阶互调分 量、五阶互调分量等，它干扰了有用信号并使被放大的信号频谱发生变化，即频带展宽了。

(完整版)射频功率放大器的发展现状

1.1 研究背景 随着人类社会进入信息化时代，无线通信技术有了飞速的发展，从手机，无线局域网，蓝牙等，到航空航天宇宙探测，已经深入到当今社会生活的各个方面，成为社会生活和发展不可或缺的一部分。无线通信设备由最初体积庞大且功能单一的时代，发展到如今的口袋尺寸，方寸之间集成了各类功能强大的电路。这些翻天覆地的变化，都离不开射频与微波技术的支持。而急速增长的应用需求又促使着射频微波领域不断的研究，更新换代。快速的发展使得射频微波领域的研究进入了白热化阶段，而在几乎所有的射频与微波系统中，都离不开信号的放大，射频与微波功率放大器作为系统中功耗最大，产生非线性最强的模块，它的性能将直接影响系统性能的优劣，由于其在射频微波系统中的突出位置，功率放大器的研究也成为射频微波领域研究的一个十分重要的方向[1]。 功率放大器作为射频微波系统中最重要的有源模块，其理论方面已经十分成熟。 A 类、 B 类、 C 类、 D 类、AB 类、E/I E 类、F/I F 类、Doherty等各类功率放大器也已经成功应用到各个领域。 1.2射频功率放大器的发展现状 射频功率放大器的核心器件为其功率元器件——晶体管，它是一种非线性三端口有源半导体器件，它的放大作用，并不是晶体管能凭空产生能量，使能量放大，而是完全由集电极(BJT)或漏极(FET)电源的直流功率转换而来的。晶体管只是起到了一种控制作用，即用比较小的信号去控制直流电源产生随小信号变化的大信号，从而把电源的直流功率转换成为负载上的信号功率。功率放大器的理论知识发展已经十分完善，其面临的更多是一些工程的问题。所以，射频功率放大器性能的提升主要来自于晶体管性能的提升，即半导体技术的发展，和放大器本身电路形式的改进。根据晶体管所用的半导体材料的不同，可以大体将其分为三个不同的发展阶段。第一代半导体材料以硅(Si)和锗( Ge)等元素半导体为主。第二代半导体材料以砷化镓(GaAs)、磷化铟( InP)、锗硅(SiGe)等化合物半导体为代表，相比于第一代半导体材料，其禁带更宽、 1

射频电路和射频集成电路线路设计

射频电路和射频集成电路线路设计(9天) 培训时间为9天 课程特色 1）本讲座总结了讲演者20多年的工作,报告包括 o设计技术和技巧的经验， o获得的美国专利， o实际工程设计的例子， o讲演者的理论演译。 o 【主办单位】中国电子标准协会 【协办单位】智通培训资讯网 【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司 o 2）本讲座分为三个部分： A. 第一部分讨论和強调在射频电路设计中的设计技术和技巧, 着重论述设计中关鍵性 的技术和技巧,譬如,阻抗匹配,射频接地, 单端线路和差分线路之間的主要差別,射频集成电路设计中的难题……可以把它归类为橫向论述. 到目前为止，这种着重于设计技巧的論述是前所未有的，也是很独特的。讲演者认为，作为一位合格的射频电路设计的设计者，不论是工程师，还是教授，应当掌握这一部分所论述的基本的设计技术和技巧，包括： ?阻抗匹配； ?接地； ?射频集成电路设计； ?测试 ?画制版图； ? 6 Sigma 设计。 B. 第二部分: 描述射频系统的基本参数和系统设计的基本原理。

C. 第三部分: 提供个别射频线路设计的基本知识。这一部份和现有的有关射频电路和 射频集成电路设计的书中的论述相似, 其內容是讨论一个个射频方块,譬如,低噪声放大器,混频器,功率放大器,壓控振蕩器,頻率综合器……可以把它归类为纵向论述，其中的大多数内容来自本讲座的讲演者的设计 ?在十几年前就已经找到了最佳的低噪声放大器的设计方法但不曾经发表过。在低噪声放大器的设计中可以同时达到最大的增益和最小的噪 声； ?获得了可调谐濾波器的美国专利； ?本讲座的讲演者所建立的用单端线路的设计方法来进行差分对线路的设计大大简化了设计并缩短了线路仿真的时间； ?获得了双线巴伦的美国专利。 学习目标在本讲座结束之后，学员可以了解到 o比照数码电路，射頻电路设计的主要差別是什麼? o什么是射频设计中的基本概念? o在射频电路设计中如何做好窄带的阻抗匹配？ o在射频电路设计中如何做好宽带的阻抗匹配？ o在射频线路板上如何做好射频接地的工作? o为什么在射频和射频集成电路设计中有从单端至双差分的趋势? o为什么在射频电路设计中容许误差分析如此重要? o什么是射频和射频集成电路设计中的主要难题？射频和射频集成电路设计师如何克服这些障碍?

射频功率放大器

射频功率放大器 射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。 目录 一、什么是射频功率放大器 二、射频功率放大器技术指标 三、射频功率放大器功能介绍 四、射频功率放大器的工作原理 五、射频放大器的芯片 六、射频功率放大器的技术参数 七、射频放大器的功率参数 八、射频功率放大器组成结构 九、射频功率放大器的种类 正文

一、什么是射频功率放大器 射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。 射频功率放大器是对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题作综合考虑的电子电路。在发射系统中，射频功率放大器输出功率的范围可以小至mW，大至数kW，但是这是指末级功率放大器的输出功率。为了实现大功率输出，末前级就必须要有足够高的激励功率电平。 射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，是研究射频功率放大器的关键。而对功率晶体管的要求，主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数。为了实现有效的能量传输，天线和放大器之间需要采用阻抗匹配网络。 二、射频功率放大器技术指标 1、工作频率范围 一般来讲，是指放大器的线性工作频率范围。如果频率从DC开始，则认为放大器是直流放大器。 2、增益

工作增益是衡量放大器放大能力的主要指标。增益的定义是放大器输出端口传送到负载的功率与信号源实际传送到放大器输入端口的功率之比。 增益平坦度，是指在一定温度下，整个工作频带范围内放大器增益的变化范围，也是放大器的一个主要指标。 3、输出功率和1dB压缩点(P1dB) 当输入功率超过一定量值后，晶体管的增益开始下降，最终结果是输出功率达到饱和。当放大器的增益偏离常数或比其他小信号增益低1dB时，这个点就是大名鼎鼎的1dB压缩点(P1dB)。一般说放大器的功率容量，就是拿1dB压缩点来表示的了。 4、效率 由于功放是功率元件，需要消耗供电电流。因此功放的效率对于整个系统的效率来讲极为重要。 功率效率是功放的射频输出功率与供给晶体管的直流功率之比。 ηp=射频输出功率/直流输入功率 5、交调失真(IMD) 交调失真是指具有不同频率的两个或者更多的输入信号通过功率放大器而产生的混合分量。这是由于功放的非线性特质造成的。

集成电路设计基础 课后答案

班级：通信二班姓名：赵庆超学号：20071201297 7，版图设计中整体布局有哪些注意事项？ 答：1版图设计最基本满足版图设计准则，以提高电路的匹配性能，抗干扰性能和高频工作性能。 2 整体力求层次化设计，即按功能将版图划分为若干子单元，每个子单元又可能包含若干子单元，从最小的子单元进行设计，这些子单元又被调用完成较大单元的设计，这种方法大大减少了设计和修改的工作量，且结构严谨，层次清晰。 3 图形应尽量简洁，避免不必要的多边形，对连接在一起的同一层应尽量合并，这不仅可减小版图的数据存储量，而且版图一模了然。 4 在构思版图结构时，除要考虑版图所占的面积，输入和输出的合理分布，较小不必要的寄生效应外，还应力求版图与电路原理框图保持一致（必要时修改框图画法），并力求版图美观大方。 8，版图设计中元件布局布线方面有哪些注意事项？ 答：1 各不同布线层的性能各不相同，晶体管等效电阻应大大高于布线电阻。高速电路，电荷的分配效应会引起很多问题。 2 随器件尺寸的减小，线宽和线间距也在减小，多层布线层之间的介质层也在变薄，这将大大增加布线电阻和分布电阻。 3 电源线和地线应尽可能的避免用扩散区和多晶硅布线，特别是通过

较大电流的那部分电源线和地线。因此集成电路的版图设计电源线和地线多采用梳状布线，避免交叉，或者用多层金属工艺，提高设计布线的灵活性。 4 禁止在一条铝布线的长信号霞平行走过另一条用多晶硅或者扩散区布线的长信号线。因为长距离平行布线的两条信号线之间存在着较大的分布电容，一条信号线会在另一条信号线上产生较大的噪声，使电路不能正常工作。、 5 压点离开芯片内部图形的距离不应少于20um，以避免芯片键和时，因应力而造成电路损坏。

射频介绍

《射频集成电路设计基础》讲义 课程概述 关于射频(RF) 关于射频集成电路 无线通信与射频集成电路设计 课程相关信息 RFIC相关IEEE/IEE期刊和会议

关于射频 ? 射频= Radio Frequency (RF) → Wireless! ? Why Wireless? – 可移动(Mobile) – 个人化(Personalized) – 方便灵活(Self-configuring) – 低成本(在某些情况下) – and more ... ? Why Wired? <<>><>?

<<>><>? ? 多高的频率才是射频？ ? 为什么使用高频频率？ 30-300kHz LF 中波广播530-1700 kHz 300kHz-3MHz MF 短波广播 5.9-26.1 MHz 3-30MHz HF RFID 13 MHz 30-300MHz VHF 调频广播88-108 MHz 我们关心的频段 300-1000MHz UHF (无线)电视54-88, 174-220 MHz 1-2 GHz L-Band 遥控模型72 MHz 2-4 GHz S-Band 个人移动通信900MHz, 1.8, 1.9, 2 GHz 4-8 GHz C-Band WLAN, Bluetooth (ISM Band) 2.4-2.5GHz, 5-6GHz 注1：本表主要参考国外标准 注2：ISM ＝Industrial, Scientific and Medical

关于射频集成电路 ? 是什么推动了RFIC的发展？ – Why IC? – 体积更小，功耗更低，更便宜→移动性、个人化、低成本 – 功能更强，适合于复杂的现代通信网络 – 更广泛的应用领域如生物芯片、RFID等 ? Quiz: why not fully integrated? ? 射频集成电路设计最具挑战性之处在于,设计者向上必须 懂得无线系统的知识,向下必须具备集成电路物理和工艺 基础,既要掌握模拟电路的设计和分析技巧,又要熟悉射频 和微波的理论与技术。(当然,高技术应该带来高收益:) <<>><>?

射频功率放大器(RF PA)概述

基本概念 射频功率放大器(RF PA)是发射系统中的主要部分，其重要性不言而喻。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大（缓冲级、中间放大级、末级功率放大级）获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。在调制器产生射频信号后，射频已调信号就由RF PA将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去。 放大器的功能，即将输入的内容加以放大并输出。输入和输出的内容，我们称之为“信号”，往往表示为电压或功率。对于放大器这样一个“系统”来说，它的“贡献”就是将其所“吸收”的东西提升一定的水平，并向外界“输出”。如果放大器能够有好的性能，那么它就可以贡献更多，这才体现出它自身的“价值”。如果放大器存在着一定的问题，那么在开始工作或者工作了一段时间之后，不但不能再提供任何“贡献”，反而有可能出现一些不期然的“震荡”，这种“震荡”对于外界还是放大器自身，都是灾难性的。 射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，如何提高输出功率和效率,是射频功率放大器设计目标的核心。通常在射频功率放大器中，可以用LC谐振回路选出基频或某次谐波，实现不失真放大。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。 分类 根据工作状态的不同，功率放大器分类如下：

传统线性功率放大器的工作频率很高，但相对频带较窄，射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。射频功率放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲（A）、乙（B）、丙（C）三类工作状态。甲类放大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率放大，乙类放大器电流的导通角等于180°，丙类放大器电流的导通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作状态，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。射频功率放大器大多工作于丙类，但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然接近于正弦波形，失真很小。 开关型功率放大器（Switching Mode PA,SMPA)，使电子器件工作于开关状态，常见的有丁（D）类放大器和戊（E）类放大器，丁类放大器的效率高于丙类放大器。SMPA将有源晶体管驱动为开关模式，晶体管的工作状态要么是开，要么是关，其电压和电流的时域波形不存在交叠现象，所以是直流功耗为零，理想的效率能达到100%。 传统线性功率放大器具有较高的增益和线性度但效率低，而开关型功率放大器具有很高的效率和高输出功率，但线性度差。具体见下表： 电路组成 放大器有不同类型，简化之，放大器的电路可以由以下几个部分组成：晶体管、偏置及稳定电路、输入输出匹配电路。

IC设计基础笔试集锦

IC设计基础（流程、工艺、版图、器件）笔试集锦 1、我们公司的产品是集成电路，请描述一下你对集成电路的认识，列举一些与集成电路 相关的内容（如讲清楚模拟、数字、双极型、CMOS、MCU、RISC、CISC、DSP、ASIC、FPGA 等的概念）。（仕兰微面试题目） 什么是MCU？ MCU(Micro Controller Unit)，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)，简称单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机。 MCU的分类 MCU按其存储器类型可分为MASK(掩模)ROM、OTP(一次性可编程)ROM、FLASH ROM等类型。MASK ROM的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；FALSH ROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途；OTP ROM的MCU价格介于前两者之间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。 RISC为Reduced Instruction Set Computing的缩写，中文翻译为精简执令运算集，好处是CPU核心 很容易就能提升效能且消耗功率低，但程式撰写较为复杂；常见的RISC处理器如Mac的Power PC 系列。 CISC就是Complex Instruction Set Computing的缩写,中文翻译为复杂指令运算集,它只是CPU分类的一种,好处是CPU所提供能用的指令较多、程式撰写容易,常见80X86相容的CPU即是此类。 DSP有两个意思，既可以指数字信号处理这门理论，此时它是Digital Signal Processing的缩写；也可以是Digital Signal Processor的缩写，表示数字信号处理器，有时也缩写为DSPs，以示与理论的区别。 2、FPGA和ASIC的概念，他们的区别。（未知） 答案：FPGA是可编程ASIC。 ASIC:专用集成电路，它是面向专门用途的电路，专门为一个用户设计和制造的。根据一 个用户的特定要求，能以低研制成本，短、交货周期供货的全定制，半定制集成电路。与 门阵列等其它ASIC(Application Specific IC)相比，它们又具有设计开发周期短、设计 制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点 3、什么叫做OTP片、掩膜片，两者的区别何在？（仕兰微面试题目）otp是一次可编程（one time programme）,掩膜就是mcu出厂的时候程序已经固化到里面去了，不能在写程序进去！( 4、你知道的集成电路设计的表达方式有哪几种？（仕兰微面试题目） 5、描述你对集成电路设计流程的认识。（仕兰微面试题目） 6、简述FPGA等可编程逻辑器件设计流程。（仕兰微面试题目） 7、IC设计前端到后端的流程和eda工具。（未知） 8、从RTL synthesis到tape out之间的设计flow,并列出其中各步使用的tool.（未知） 9、Asic的design flow。（威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题） 10、写出asic前期设计的流程和相应的工具。（威盛） 11、集成电路前段设计流程，写出相关的工具。（扬智电子笔试） 先介绍下IC开发流程： 1.）代码输入（design input) 用vhdl或者是verilog语言来完成器件的功能描述，生成hdl代码 语言输入工具：SUMMIT VISUALHDL MENTOR RENIOR 图形输入: composer(cadence); viewlogic (viewdraw) 2.）电路仿真（circuit simulation) 将vhd代码进行先前逻辑仿真，验证功能描述是否正确 数字电路仿真工具： Verolog：CADENCE Verolig-XL SYNOPSYS VCS MENTOR Modle-sim VHDL : CADENCE NC-vhdl SYNOPSYS VSS MENTOR Modle-sim 模拟电路仿真工具： AVANTI HSpice pspice，spectre micro microwave: eesoft : hp 3.）逻辑综合（synthesis tools) 逻辑综合工具可以将设计思想vhd代码转化成对应一定工艺手段的门级电路；将初级仿真 中所没有考虑的门沿（gates delay）反标到生成的门级网表中,返回电路仿真阶段进行再 仿真。最终仿真结果生成的网表称为物理网表。 12、请简述一下设计后端的整个流程？（仕兰微面试题目） 13、是否接触过自动布局布线？请说出一两种工具软件。自动布局布线需要哪些基本元 素？（仕兰微面试题目） 14、描述你对集成电路工艺的认识。（仕兰微面试题目）

集成电路设计基础复习要点

集成电路设计基础复习要点 第一章集成电路设计概述 1、哪一年在哪儿发明了晶体管？发明人哪一年获得了诺贝尔奖？ 2、世界上第一片集成电路是哪一年在哪儿制造出来的？发明人哪一 年为此获得诺贝尔奖？ 3、什么是晶圆？晶圆的材料是什么？ 4、晶圆的度量单位是什么？当前主流晶圆尺寸是多少？目前最大晶 圆尺寸是多少？ 5、摩尔是哪个公司的创始人？什么是摩尔定律？ 6、什么是SoC？英文全拼是什么？ 7、说出Foundry、Fabless和Chipless的中文含义。 8、什么是集成电路的一体化(IDM)实现模式？ 9、什么是集成电路的无生产线(Fabless)设计模式？ 10、目前集成电路技术发展的一个重要特征是什么？ 11、一个工艺设计文件(PDK)包含哪些内容？ 12、什么叫“流片”？ 13、什么叫多项目晶圆(MPW) ？MPW英文全拼是什么？ 14、集成电路设计需要哪些知识范围？ 15、著名的集成电路分析程序是什么？有哪些著名公司开发了集成电 路设计工具？

16、SSI、MSI、LSI、VLSI、ULDI的中文含义是什么？英文全拼是 什么？每个对应产品芯片上大约有多少晶体管数目？ 17、国内近几年成立的集成电路代工厂家或转向为代工的厂家主要有 哪些？ 18、境外主要代工厂家和主导工艺有哪些？ 第二章集成电路材料、结构与理论 1、电子系统特别是微电子系统应用的材料有哪些？ 2、常用的半导体材料有哪些？ 3、半导体材料得到广泛应用的原因是什么？ 4、为什么市场上90%的IC产品都是基于Si工艺的？ 5、砷化镓(GaAs) 和其它III/V族化合物器件的主要特点是什么？ 6、GaAs晶体管最高工作频率f T可达多少？最快的Si晶体管能达到多 少？ 7、GaAs集成电路主要有几种有源器件？ 8、为什么说InP适合做发光器件和OEIC？ 9、IC系统中常用的几种绝缘材料是什么？ 10、什么是欧姆接触和肖特基接触？ 11、多晶硅有什么特点？ 12、什么是材料系统？

课程名称：射频集成电路设计方法学专题

课程名称：射频集成电路设计方法学专题 先修课程：微波电路、微波技术 适用学科范围：电磁场与微波技术 开课形式：双语授课方式 课程目的和基本要求： 射频，通常指包括高频、甚高频和超高频，其频率在 3 MHz-1000 MHz ，是无线通信领域最为活跃的频段。在最近十几年里，无线通信技术得到了飞跃式的发展，射频器件快速的代替了使用分立半导体器件的混合电路，这些技术都是对设计者的挑战。现在使用的数字、模拟手机电话，个人通信服务和一些新技术都离不开RFIC的应用和设计，例如，无线局域网、汽车的无钥进入、无线收费、全球自动定位（GPS）自动导航系统、自动跟踪系统、远端控制。形成了对收发信机射频集成电路（RFIC）的巨大需求。随着特征尺寸的减小，深亚微米工艺MOS管的特征频率已经达到50GHz以上，使得利用CMOS工艺实现GHz频段的高频模拟电路成为可能，并在全世界形成了一个研究热点。 目前，IC工作的频率越来越高，在设计中必须考虑信号频率高带来的相应问题。具有RF电路的知识有助于提高IC设计能力。本课程从设计方法学角度讲解射频集成电路设计的问题、方法和常用电路。主要包括：RF基本原理、分析方法、常用电路和技术，以及相关仿

真软件的使用等，使学生了解通信系统中的RFIC的应用和使用RF 电路仿真软件正确设计RF电路。本课程重点是如何设计和构造主要射频电路模块以使IC技术与RF技术相结合的方法学。 课程主要内容： 对于RFIC设计而言，只有在工艺出现后才可能有RF器件模型和库，因此RFIC具有其特殊半导体集成工艺与射频电路相结合所具有的独特的特点而形成了一门新的学科方向。随着低功耗、可移动个人无线通信的发展和CMOS工艺性能的提高,用CMOS工艺实现无线通信系统的射频前端不仅必要而且可能，.本课程讨论用CMOS工艺实现射频集成电路的特殊问题.首先介绍各种收发器的体系结构,对它们的优缺点进行比较,指出在设计中要考虑的一些问题。其次讨论CMOS 射频前端的重要功能单元,包括低噪声放大器、混频器、频率综合器和功率放大器。对各单元模块在设计中的技术指标，可能采用的电路结构以及应该注意的问题进行了讨论。 本课程还讨论射频频段电感、电容等无源器件集成的可能性以及方法。本课程还讨论对射频模块的不同的设计限制，包括设计中主要涉及的频率响应、增益、稳定性、噪声、失真（非线性）、阻抗匹配和功率损耗。本课程重点是如何设计和构造主要射频电路模块以使IC技术与RF技术相结合的方法学。第一章介绍RF基本原理、分析方法、常用电路和技术，以及相关仿真软件的使用等。第二章主要描述模块

集成电路设计基础复习

1. 在P 衬底硅片上设计的PMOS 管可以分为n+层、SiO 2层、多晶硅层、金属层和N 井层。 2. 在集成电路设计中，制造厂商所给的工艺中有R □为它成为（方块电阻）。 3. MOS 管元件参数中的C ox 是栅极单位面积所具有的（电容值）。 4. 对于NMOS 而言，工作在饱和区中，其漏电流I D 等于（21()2D P ox GS TH W I C V V L μ= -），不能使用β或K 来表示。 5. 对于PMOS 而言，工作在饱和区中，其漏电流I D 等于 （21(||)2D P ox SG TH W I C V V L μ=--），不能使用β或K 来表示。 6. 对于工作在饱和区的NMOS 而言，其g m 等于（2D m GS TH I g V V =-），只能有I D 和过 驱动电压表示。 7. 对于工作在饱和区的NMOS 而言，其g m 等于（m g =），只能有I D 、W 、L 以及工艺参数表示。 8. 根据MOS 管特征曲线划分的四个工作区域，可以作为MOS 电阻的区域为（深度三极管区）。 9. 根据MOS 管特征曲线划分的四个工作区域中，可以作为电流源的区域为（饱和区）。 10. 对于NMOS 而言，导电沟道形成，但没有产生夹断的外部条件为（V DS 小于V GS -V TH ）。 11. 差动信号的优点，能（有效抑制共模噪声），增大输出电压摆幅，偏置电路更简单和输出线性度更高。 12. 分析MOS 共栅放大电路，其电流增益约等于（1）。 13. 差动信号的优点，能有效抑制共模噪声，增大输出电压摆幅，偏置电路更简单和（输出线性度更高）。 14. 共源共栅电流镜如下图所示，当V X 电压源由大变小的过程中，M2和M3管，（M3）先退出饱和区。

50MHz-250W射频功率放大器的设计复习课程

50M H z-250W射频功率放大器的设计

实例介绍设计与制作功放(二) 出处：何庆华发布日期：2007-8-2 浏览次数：2249 在上篇的文中,我用实例的方法基本地讲述了功放的一些参数计算与设定,其实这也可应用于音响系统中使用晶体管放大的电路中. 由于觉得使用实例会让初入门的朋友会有更深刻的认识,所以此篇也将用实例去介绍功放中各级的匹配传输.但要我一个可典型说明的例子让我想了不少时间,最终决定选用了之前制作的全无环路反馈的功放电路.由于没有使用级间的环路反馈,以致级间的匹配以及各级的电路但总显得十分重要. 见图,在后级的放大线路,是没有环路反馈的这将会电路的指标有所劣化.因电路工作于开环状态,这需要选用性能较好的电路组态,以取得更好的实际音质.而没有使用环路 负反馈,好处是大家所熟知的.如避免了各类的互相失 真,既然无环路反馈有如此.全音质更纯真透明.正如胆 友所追求的效果.但有点却要说明,胆与石,都是为了满 是个人的喜好.而在进口的众多名器中,可以有很多是超 过十万的晶体管后级.甚至有几十万过百万的钽却先见 有超过十万的胆机!而在低挡商品机中,如万元下的进口 器材,胆机却是可以优于石机,但中高挡机中.石机不再 受制于成本,全电路性能大幅提高.同价位的胆石机间胆 机已处于劣势,这从实际试听及一些前辈的言论中也得 到证实.而在DIY中由于没有过多的广告费用,可令成 本都能集中到机内,如电路合理工艺精良,性价比大优于 商品机. 再说回电路,之所以使用无反馈电路就是想用晶体管 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除

去取得胆机那中清晰温暖的声音,在这里，使用共射共基电路是必然的，共射共基电路又叫渥尔曼电路，前管共射配合后管的共基放大，让两管中间严重失配，却大降低了前管的密勒电容效应，使前管的频响大改善，而后管是共基电路，天生是频响的高手。在放大能力上，基射共基电路与一般的单管共射电路是没有分别的，但频响却在高频上独领风骚，故而在许多的进口名器上不乏其影，用于本机却可大大改善了开环响应与高频线性。 电路的参数计算在上篇已介绍过，这里就不再罗索了，第一级的工作电流是5mA，增益是2K2与470欧的比值，增益约为15dB，注意的是两个33欧的电阻是配合了K170/J74的参数，如要换用其他的管子可能需要更改这两个电阻的数值。第二级的工作电流约为13mA，增益约为18dB，忽略了输出级的轻微损耗，整机增益在33dB 左右，可以直驳CD机了。 第一级电路与第二级电路在匹配上是没有问题的，但第二级与输出级却由于无反馈而有一定的要求了。若在此输出级使用一般常见的两级射极跟随器，输入阻抗一般只能达到15K欧，由于音箱的阻抗在全频段的不平均，将令第二级电压放大电路的负载（为输出级的输入阻抗）变得不平均稳定。这将导致此级在全频带的放大量不一致，而本机又没有使用环路负反馈来纠正增益。 要解决这一问题有两种方法，一个是输出级用场效应管作推动，使输入阻抗阻抗在理论上达百万M欧，，在实际的应用中可在50K欧，但使用场效应管往往需要有120mA如此大的静态电流，否则音色显得干硬，而如此大的功耗而使功放级的偏置难于补偿。另一种方法是使用近年来许多进口高档机采用的三级双极型三极管组成的输出级电路，本机就采用这种电路，使实际的输入阻抗在50K以上，且不易受音箱负载的影响，但50K的负载对于第二级放大电路来说是太高的，为免增益太高，在第二级放大电路的集电极上各并上了一个10K的电阻，从而令本级达到了预期的增益，且使本级负载的更为稳定，频响更平坦。 输出管使用三对5200/1943并联，以降低输出阻抗，由于无负反馈，这级往往需要较大的静态电流来克服失真与改善音色。另外，直流化电路也是国外高档功放的基本电路形式，本机也不例外，使用直流放大电路可以杜绝耦合电容的音染，获得更好的音色效果，至此后级功放的电路已告完成。 在此有必要提及一下的是音量电位器与后级电路的匹配.在沙的国内DIY的朋友中,多有喜欢在后级的输入端加个音量电位器控制音量就算了,就算是有前级放大的,电位器多是放于前后级之间,这样做本是没有问题的,但如今的电路多数会在后级的输入端加有低通滤波网络,这时就会产生问题了。 电位器的输出阻抗相对较大，而后级的输入低通滤波的截止频率大多是忽略前面的输出阻抗而计算的，而音量电位器的输出阻抗是无法估计的，因其在不同的刻度位置时会有不同的输出阻抗，这样一来，所设计的理想截止频率却变得不理想，截止频率下移了，限制了高频的延伸，为此我在电位器与后级间加入了一级的缓冲电器，以将电位器与后级的直接关联切断，在实际的听感中，会觉得有此电路后高频的延伸力增强，分析力提高，声音却更顺耳，当然这也会与增加了一级的电路有关。而事实上这个缓冲电路也可以说是一个前级。 后级的电压放大级单独用上一组并联稳压电源，本机的缓冲级与音调电路使用另一组关联稳压，音调的切换使用一个OMRON的高品质继电器，以求减低故障率。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除