在本文中,我们揭示了一种新结构,其中金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 与隧道场效应晶体管 (TFET) 并联以增加导通电流。为了提高器件中的隧道电流注入率,利用了栅极和衬底电极中的功函数工程以及通道 (源极袋) 中的掺杂工程。为了进一步增强器件的导通电流,通过在结构中结合 MOSFET 使用热离子注入机制。此外,使用异质栅极电介质来减少寄生电容。我们的分析表明,与 DW HGD SP TFET 相比,PTM-FET 晶体管在跨导、I on /I off 电流比、短通道效应(如 DIBL)、早期电压、最大传感器功率增益、单边功率增益、增益带宽积、单位增益频率和寄生电容方面具有多项优势。PTM-FET 晶体管的上述优势可以成为在低功耗和高性能集成电路应用中使用该器件的窗口。2020 作者。由 Elsevier BV 代表艾因夏姆斯大学工程学院出版。这是一篇根据 CC BY-NC-ND 许可协议 ( http://creativecommons.org/licenses/by-nc- nd/4.0/ ) 开放获取的文章。
教学大纲: 1. 模拟构建模块 1.1 简单电流镜;由于厄利效应和非理想性引起的问题;威尔逊和维德拉镜;使用镜子作为有源负载。 1.2 差分放大器 (DA) 级;使用半电路模型、共模和差模增益进行分析;共模抑制比 (CMRR)。 1.3 输出级;A 类、B 类和 AB 类输出级;效率;谐波失真。 2. 运算放大器设计 2.1 典型的运算放大器电路:输入差分级、CE 增益级和输出级;内部电路设计的细节:有源负载、电平转换、电流源。 2.2 非理想性:直流失调、输入偏置电流(导致失调);有限输入阻抗等。 2.3 斜率限制;增益带宽积;稳定性设计;单位增益反馈的概念;相位裕度;低频极点的设计以及使用米勒效应进行内部补偿。 3 反馈电路和振荡器 3.1 一般反馈配置;基本放大器增益、环路增益和闭环(总)增益。 3.2 反馈对增益、频率响应、失真、输入和输出阻抗的影响。 3.3 反馈电路配置:并联-串联、并联-并联、串联-并联和串联-串联反馈;稳定性分析;相位裕度
摘要:如今,放大器是一种功率增益更大的器件。它是现代电子器件的基础,广泛应用于几乎所有电子设备。共源共栅放大器是各种有用电路的关键元件。它具有带宽增加、转换速率高、增益高、输入阻抗适中和输出阻抗较高的优点。循环折叠共源共栅放大器 (RFCA) 的参数比传统折叠放大器 [1] 有所改进。这是通过使用信号路径中空闲设备的先前电路来实现的,从而提高了跨导、增益和转换速率 [1]。共源共栅级由共栅极和共源极端子组成。互补折叠共源共栅放大器 (CFCA) 是镜像配置电路,可节省功率并具有更高的稳定点。转换速率允许最大频率高于范围,从而消除任何潜在错误和不需要的信号。转换速率高于 6.3V/µs 的电路似乎最常用。单位增益带宽可用来放大信号,更宽的带宽可以消除较小的信号。关键词:循环折叠共源共栅 (RFC)、互补折叠共源共栅 (CFC)、折叠共源共栅放大器 (FCA)。
电子和通信等各个领域对高性能折叠共源共栅 CMOS OTA 的需求日益增长,要求它们具有宽带宽、高电压增益、紧凑设备和低功耗的特点。最近的研究表明,实施水循环算法 (WCA) 可以大大提高折叠共源共栅 CMOS 运算跨导放大器 (OTA) 的性能。这是因为 WCA 能够有效地执行全局搜索和局部探索。值得注意的是,所讨论的 OTA 采用 0.18µm TSMC 技术构建,工作电压为 ±1.8V。模拟结果是使用 PSPICE 软件 (版本 17.4) 收集的。这些设计解决方案表现出卓越的效率,可提供显着的放大、高频率和最低功耗。此外,本文还利用水循环算法演示了折叠共源共栅 CMOS 运算跨导放大器的实现和仿真结果,为此使用了 MATLAB。在折叠共源共栅 CMOS OTA 的 OTA 设计中使用 WCA 可显著提高性能指标。与无算法设计相比,电压增益显著增加,增益带宽增加了五倍。此外,与非 WCA 折叠共源共栅 CMOS OTA 设计相比,功耗降低了 15.5%,共模抑制比提高了 15.18%。结果突出了 WCA 技术作为一种强大的优化策略的有效性,可以提高折叠共源共栅 CMOS OTA 的性能。
摘要 — 本文提出了一种高效宽带毫米波 (mm-Wave) 集成功率放大器 (PA),该放大器采用了基于低损耗槽线的功率组合技术。所提出的基于槽线的功率合成器由接地共面波导 (GCPW) 到槽线的过渡和折叠槽组成,可同时实现功率合成和阻抗匹配。该技术提供了一种宽带并联-串联合成方法,可增强毫米波频率下 PA 的输出功率,同时保持紧凑的面积和高效率。作为概念验证,我们在 130 nm SiGe BiCMOS 后端 (BEOL) 工艺中实现了紧凑的四合一混合功率合成器,从而使芯片面积小至 126 µ m × 240 µ m,测量的插入损耗低至 0.5 dB。3 dB 带宽超过 80 GHz,覆盖整个 G 波段 (140-220 GHz)。基于此结构,采用 130 nm SiGe BiCMOS 技术制作了高效毫米波 PA。三级 PA 实现了 30.7 dB 的峰值功率增益、40 GHz 的 3 dB 小信号增益带宽(从 142 GHz 到 182 GHz)、测量的最大饱和输出功率为 18.1 dBm,峰值功率附加效率 (PAE) 在 161 GHz 下为 12.4%。极其紧凑的功率合成方法使核心面积小至 488 µ m × 214 µ m,单位芯片面积的输出功率为 662 mW/mm 2 。
b'摘要 提出了一种毫米波\xe2\x80\x90 低\xe2\x80\x90 轮廓宽带微带天线。为了加宽阻抗带宽并同时实现稳定的大增益,在由同轴探针馈电的微带贴片两侧布置共面寄生贴片阵列。在微带贴片上蚀刻双槽以降低 H \xe2\x80\x90 平面交叉\xe2\x80\x90 极化水平。提出了使用 Floquet \xe2\x80\x90 端口模型进行零\xe2\x80\x90 相位\xe2\x80\x90 反射分析以预测寄生贴片阵列的谐振频率。根据理想探针的输入阻抗来验证激发的谐振模式。依次激励两个相邻的宽边谐振,分别以微带贴片的准 \xe2\x80\x90 TM 10 模式和寄生贴片阵列的准 \xe2\x80\x90 TM 30 模式为主导。所提出的天线尺寸为 1.06 1.06 0.024 \xce\xbb 0 3(\xce\xbb 0 为自由空间中 29 GHz 的波长),在 | S 11 | \xe2\x89\xa4 10 dB 时实现 15%(27\xe2\x80\x93 31.35 GHz)的阻抗带宽。实现的峰值增益高达 9.26 dBi,2 \xe2\x80\x90 dB 增益带宽为 15.7%。 H \xe2\x80\x90 平面交叉 \xe2\x80\x90 极化水平在 3 \xe2\x80\x90 dB 波束宽度内小于 14 dB,背部辐射水平小于 17.9 dB。'
单元 1:放大器 16 小时 多级放大器:多级放大器的需求和使用、总增益、级联与共源共栅。RC 耦合放大器。达林顿放大器 - 电路、电流增益、Zi、Zo、优点。功率放大器:电压与功率放大器、功率放大器的需求、分类 A 类、C 类(仅提及)B 类:推挽放大器、工作、效率(推导)、交叉失真、谐波失真、互补对称(无变压器)。比较。调谐放大器:需要单调谐和双调谐、工作、频率响应曲线、优点和缺点、耦合说明。JFET - 类型 - p 沟道和 n 沟道、工作和 IV 特性 - n 沟道 JFET、参数及其关系、BJT 和 JFET 的比较。共源放大器、MOSFET:E&D、MOSFET – n 沟道和 p 沟道、构造、工作、符号、偏置、漏极和传输特性、CMOS 逻辑、CMOS 反相器 - 电路、工作和特性。单元 2:反馈放大器和振荡器 10 小时反馈:反馈类型正反馈和负反馈、框图、反馈对 Av、BW、Zi 和 Zo 的影响(仅适用于电压串联反馈放大器电路)。振荡器的需求;正反馈、储能电路 – 振荡、谐振频率。巴克豪森振荡准则、LC 调谐振荡器 - Colpitts 和 Hartley 振荡器、振荡频率(无推导)、最小增益、优点和缺点、RC 振荡器 - 相移和 Wein 桥振荡器(无推导)、频率和最小增益、晶体振荡器、压电效应、等效电路、串联和并联谐振电路、Q 因子。非正弦振荡器:非稳态多谐振荡器,工作波形,频率公式(仅提及),单稳态多谐振荡器,双稳态多谐振荡器(触发器概念)。 单元 3:集成电路 04 小时 IC555 框图和引脚图。 IC555 应用 - 非稳态(推导)和单稳态多谐振荡器,压控振荡器。 施密特触发器。 IC 稳压器:LM317,IC78XX,79XX 系列(框图) 单元 4:运算放大器(Op-Amp) - 理论与应用 11 小时 Op-Amp 框图,引脚图 IC741,规格,理想和实际运算放大器参数的特性 - 输入偏置电流,输入失调电压,输出失调电压,CMRR,斜率 SVRR,失调零,开环运算放大器限制,闭环运算放大器。负串联反馈放大器的框图,反相和非反相反馈电路,增益,R if ,R of 。虚拟接地,单位增益带宽积。应用:加法器 - 反相和非反相,减法器,比例变换器,缓冲器,积分器,微分器(理想和实用)。比较器,过零检测器,有源滤波器 - 巴特沃斯一阶低通、高通、带通、带阻、全通滤波器。二阶滤波器(仅提及)。自学:04 小时 IC 制造技术。推荐教科书 1、运算放大器和线性电路,Ramakanth Gayakwad PHI,第 5 版,2015 年。2. 应用电子学教科书,RS Sedha