[논문]부하 인덕터에 따른 Class-E 전력 증폭기의 신뢰성 특성

최진호

[국내논문] 부하 인덕터에 따른 Class-E 전력 증폭기의 신뢰성 특성
Reliability Characteristics of Class-E Power Amplifier with load Inductor 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. C/ C, 전기물성·응용부문, v.55 no.2, 2006년, pp.68 - 71

최진호 (부산외국어대학교 컴퓨터공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

A class-E power amplifier is designed using 0.25$\mu$m standard CNMOS technology at 900MHz and the reliability characteristics are studied with the load network. The reliability characteristics is improved when a finite DC-feed inductor is used instead of RF choke. At the one you halt, the PAE(Power Added Efficiency) decreases from 58.0$\%$ to 35.7$\%$ and output power decreases from 120mW to 74mW in power amplifier using RF choke. However, when a finite DC-feed inductor is used with load the PAE decreases from 58.5$\%$ to 54.8$\%$ and output power decreases from 121mW to 112mW. From the simulated results, the class-E power amplifier with a finite DC-feed inductor shows superior reliability characteristics compared to rower amplifier using RF choke inductor.

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문제 정의

본 논문에서는 load 구성에 따른 class-E 증폭기의 신뢰 성 특성을 살펴보기 위해 class-E 증폭기를 설계하고, class-E 증폭기의 동작에 따라 MOS에 인가되는 스트레스 특성을 살펴본다. 그리고 class-E 전력 증폭기의 load 구성 에 따른 신뢰성 특성을 비교 분석하여 신뢰성 향상을 위한 class-E 증폭기의 구성을 살펴보고자 한다.
본 논문에서는 load 구성에 따른 class-E 증폭기의 신뢰 성 특성을 살펴보기 위해 class-E 증폭기를 설계하고, class-E 증폭기의 동작에 따라 MOS에 인가되는 스트레스 특성을 살펴본다. 그리고 class-E 전력 증폭기의 load 구성 에 따른 신뢰성 특성을 비교 분석하여 신뢰성 향상을 위한 class-E 증폭기의 구성을 살펴보고자 한다.
본 논문에서는 class-E 전력 증폭기의 부하 인덕터 값에 따른 신뢰성 특성을 살펴보았다. 전력 증폭기는 0.

가설 설정

0%의 감소를 보였다. 그리고 그림 4(b)로부터 FN 스트레 스 인가에 따른 특성의 변화는 거의 없음을 알 수 있다.

제안 방법

25㎛이다. 1,000㎛의 채널 폭을 얻기 위해 채널 폭 2.5㎛인 MOS 400개 병렬로 연결하였다. 공급 전압 및 입력 전압의 크기는 L8volt이며, 입력 주파수는 900MHz이다.

이론/모형

93pF이다. 그리고 트랜지 스터는 MOSIS사의 0.25㎛ 트랜지스터 모델 파라미터를 사 용하였으며, 시뮬레이션 툴은 HP-ADS를 사용하였다.

성능/효과

그림 2는 그림 1의 class-E 전력 증폭기를 시뮬레이션한 결과이다. 시뮬레이션 결과로부터 드레인 단자의 전압은 3.57Vdd 인 약 6.4volt임을 알 수 있다. 그림 2와 같이 높은 드레인 전압은 회로의 동작에 따라 MOS의 전기적인 특성을 저하시키고, 이로 인하여 회로의 수명은 감소된다.
그림 4는 그림 3과 표 1, 2의 모델을 이용하여 시뮬레이 션한 HC와 FN 스트레스에 따른 MOS의 특성변화이다. 그림 4(a)의 결과를 보면, 10, 초의 HC 스트레스 인가 후에 드 레인 전류는 약 3.6%의 감소를 보였으며, IO₁₅초 후에는 20.0%의 감소를 보였다. 그리고 그림 4(b)로부터 FN 스트레 스 인가에 따른 특성의 변화는 거의 없음을 알 수 있다.
출력 매칭을 위한 L과 C 값은 조절되었다. 시뮬레이션 결과 MOS가 off 되었을 때 드레인 단자의 전압은 약 2.5Vdd인 4.4volt임을 알 수 있다. 그리고 M0S의 기판 전류는 드레인 전압의 감소에 따라 RF choke의 기판 전류에 비해 약 1/3로 감소하였다.

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