Σχεδίαση και υλοποίηση ολοκληρωμένου ενισχυτή ισχύος, λειτουργίας διακόπτη, κλάσης F-1, συχνότητας λειτουργίας 28 GHz, σε τεχνολογία BiCMOS 0,13μm

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται η ανάλυση, η σχεδίαση και η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου ενισχυτή ισχύος, ενός σταδίου, λειτουργίας διακόπτη, αντίστροφης κλάσης F {F-1}, συντονισμένων αρμονικών σε μικροκυματικές συχνότητες και τεχνολογία SiGe BiCMOS 0,13μm. Παρουσιάζονται αναλυτικά τα βήματα που ακολουθήθηκαν για την πλήρη υλοποίηση του ενισχυτή ισχύος της προαναφερθείσας τάξης, σε κεντρική συχνότητα λειτουργίας 28GHz, ενώ σε όλη την έκταση της εργασίας γίνεται η σύγκριση της απόδοσης και των σχεδιαστικών διαφορών μεταξύ της σχεδίασης του ενισχυτή σε σχηματικό-ιδανικό επίπεδο και του τελικά υλοποιήσιμου κυκλώματος σε επίπεδο layout. Η δομή της εργασίας έγκειται, αρχικά στην μελέτη και παρουσίαση των λόγων για τους οποίους ο ενισχυτής ισχύος της συγκεκριμένης τάξης κατέχει πρωτεύοντα και υψίστης σημασίας ρόλο στις διάφορες τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές, ενώ δίνεται και σχολιάζεται η θέση του στην τηλεπικοινωνιακή αλυσίδα ενός σύγχρονου πομπού στα επερχόμενα προϊόντα κινητών επικοινωνιών, τεχνολογίας 5G. Στην συνέχεια, παρουσιάζεται μία εκτεταμένη θεωρητική ανάλυση για τα βασικά χαρακτηριστικά, τις προδιαγραφές και τη μοντελοποίηση των ολοκληρωμένων ενισχυτών ισχύος των περισσότερων και βασικότερων τάξεων που έχουν υλοποιηθεί μέχρι σήμερα, δημιουργώντας το ανάχωμα της ειδικής κατηγορίας ενισχυτών ισχύος, αυτής των Switchmode Power Amplifiers (ενισχυτές ισχύος, λειτουργίας διακόπτη), στην οποία υπόκειται η παρούσα εργασία. Στα επόμενα κεφάλαια, ακολουθούν οι σχεδίαση και η ανάλυση, αρχικά σε σχηματικό επίπεδο και έπειτα σε επίπεδο layout του επιλεγμένου ενισχυτή ισχύος αντίστροφης κλάσης F. Στα τελευταία κεφάλαια, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων του σχεδιασμένου ενισχυτή και επισημαίνονται διάφορες βελτιώσεις, ως μελλοντική εργασία, που επιδέχεται το συγκεκριμένο ολοκληρωμένο κύκλωμα. Τέλος, η παρούσα διατριβή, επιχειρεί να αποτελέσει ένα εγχειρίδιο, για τον τρόπο με τον οποίο μπορεί κανείς να υλοποιήσει έναν ενισχυτή ισχύος, οποιασδήποτε κλάσης αφού παρουσιάζει μία χρονική περιγραφή της ροής σχεδίασης και μεθοδολογία επίλυσης προβλημάτων, οι οποίες είναι κοινές, σε όλες τις κλάσεις ενισχυτών ισχύος.