【摘 要】
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窄带物联网的低功耗特点要求其终端能够工作长达十年以上,终端发射机上行链路支持的单载波频分复用多址技术（SC-FDMA）具有较高的峰均比,同时基带信号最高频率达到180k Hz。在传统直流电源供电情况下,终端功率放大器的供电和包络信号之间存在较大压差,由此造成的功率损耗会降低终端使用寿命。本文提出了集成电流模式Type-III补偿网络的降压型稳压器,为窄带物联网功率放大器提供动态调制电源,从而减小射
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窄带物联网的低功耗特点要求其终端能够工作长达十年以上,终端发射机上行链路支持的单载波频分复用多址技术（SC-FDMA）具有较高的峰均比,同时基带信号最高频率达到180k Hz。在传统直流电源供电情况下,终端功率放大器的供电和包络信号之间存在较大压差,由此造成的功率损耗会降低终端使用寿命。本文提出了集成电流模式Type-III补偿网络的降压型稳压器,为窄带物联网功率放大器提供动态调制电源,从而减小射频功放供电与包络信号之间的压差,达到延长电池寿命及降低成本的目的。电流模式控制-输出部分的频域分析表明,与电流模式Type-II补偿方法相比,电流模式Type-III补偿方法能够拓展环路带宽,实现更高开关/带宽频率比。本文从零点设计难易程度、拓展带宽以及功耗方面,对比讨论了串联型Type-III补偿方法和并联型III补偿方法的具体实现方式。在此理论分析基础上,本文提出了串联型和并联型集成Type-III补偿方法,并重点针对串联型方案进行了详细研究,串联型方案通过串联叠加模块的方式,串联A模块和B模块来构成的。其中,A模块由公共级,主放大器和高频增益辅助放大器实现。它在带宽内提供低频极点和单零点,为环路提供足够增益的同时,避免相位衰减。B模块由集成带通滤波器实现,在带宽内提供单零点,为环路提供足够的相位增益。与传统的Type-III补偿器相比,该设计显著减小芯片面积和端口数目,从而节约成本。该芯片采用0.13-μm CMOS工艺在cadence virtuoso平台中进行设计仿真,从晶体管级电路来验证方案的理论有效性。在5MHz的开关频率下,该设计可实现1.6MHz的单位增益带宽,达到1/3的开关/带宽频率比。此外,在400m A负载电流变化时,恢复时间为0.9μs。在450m V的参考阶跃变化时,响应时间为3μs。该放大器的峰值效率能够达到96.7%,它最高可跟踪180k Hz、0.8Vpp的正弦波信号。
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