Σχεδίαση ενός ολοκληρωμένου ενισχυτή ισχύος 10dBm συχνότητας λειτουργίας 60GHz σε τεχνολογία CMOS 65nm

Abstract

Στη παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται παρουσίαση της μεθοδολογίας σχεδίασης ολοκληρωμένων ενισχυτών ραδιοφωνικών συχνοτήτων σε τεχνολογία CMOS. Παρουσιάζονται οι τεχνικές σχεδίασης, οι προδιαγραφές που τίθενται κατα τη σχεδίαση και οι προκλήσεις που θέτει η συνεχώς αυξανόμενη κλίμακα ολοκλήρωσης στη σχεδίαση ενισχυτών ισχύος, όπως η περιορισμένη τάση τροφοδοσίας και η μειωμένη απόδοση σε σύγκριση με διακριτές υλοποιήσεις. Το κύριο τμήμα της εργασίας αποτελεί η πλήρης σχεδίαση ενός Ενισχυτή Ισχύος σε τεχνολογία CMOS 65nm, με συχνότητα λειτουργίας 60GHz και ισχύ εξόδου 10dBm, αξιοποιήσιμου στις όλο και περισσότερο αναδυόμενες εφαρμογές αυτής της περιοχής συχνοτήτων (WPAN, WirelessHD, Point-to-Point Ζεύξεις κ.ο.κ). Το σχεδιασμένο κύκλωμα εμφανίζει αποτελέσματα συγκρίσιμα με υπάρχουσες υλοποιήσεις και υψηλή γραμμικότητα που του επιτρέπει να λειτουργεί σε σχήματα διαμόρφωσης πλάτους.

This thesis reviews the methodology used to design integrated power amplifiers in CMOS processes. Design techniques, specifications and challenges that arise due to the continuously increasing scale of integration, such as limited supply voltages and degradation of efficiency when compared to discrete counterparts, are mentioned. The main part of the thesis is the complete design of a 60GHz, 10dBm, 65nm CMOS Power Amplifier that can be used in promising new applications like WPANs, WirelessHD, 60GHz Point-to-Point links, etc. The results of the designed circuit are successfully compared with existing implementations, and it exhibits high linearity that makes it able to amplify amplitude-modulated signals.