DE10345498B4 - Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung - Google Patents

Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung Download PDF

Info

Publication number
DE10345498B4
DE10345498B4 DE10345498.5A DE10345498A DE10345498B4 DE 10345498 B4 DE10345498 B4 DE 10345498B4 DE 10345498 A DE10345498 A DE 10345498A DE 10345498 B4 DE10345498 B4 DE 10345498B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
input
terminal
transistor
output
power amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10345498.5A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10345498A1 (de
Inventor
Krzysztof Kitlinski
Winfried Bakalski
Dr. Wohlmuth Hans-Dieter
Günter Donig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intel Deutschland GmbH
Original Assignee
Intel Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intel Deutschland GmbH filed Critical Intel Deutschland GmbH
Priority to DE10345498.5A priority Critical patent/DE10345498B4/de
Priority to US10/950,982 priority patent/US7199667B2/en
Priority to JP2004287938A priority patent/JP4142000B2/ja
Priority to CNB2004100852065A priority patent/CN100440728C/zh
Publication of DE10345498A1 publication Critical patent/DE10345498A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10345498B4 publication Critical patent/DE10345498B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H03F1/565Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for using inductive elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0261Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/195High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/211Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung mit mehrstufigem Aufbau, aufweisend – einen Eingangstransistor (1) mit einem Anschluß zum Zuführen eines Eingangssignals (IN), – einen Ausgangstransistor (2) mit einem Anschluß zum Bereitstellen eines Ausgangssignals (OUT), – ein Anpass-Filter (6) mit zumindest einer Kapazität (13) und einer Induktivität (12) ausgelegt zur Impedanztransformation, das den Eingangstransistor (1) mit dem Ausgangstransistor (2) koppelt, wobei die zumindest eine Induktivität (12) als Mikro-Streifenleiter ausgebildet ist, der mit zwei flächenhaft ausgedehnten Metallstreifen (14, 16) integriert ausgeführt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung mit mehrstufigem Aufbau, aufweisend einen Eingangstransistor mit einem Anschluß zum Zuführen eines Eingangssignals, einen Ausgangstransistor mit einem Anschluß zum Bereitstellen eines Ausgangssignals und ein Anpass-Filter mit zumindest einer Kapazität und einer Induktivität ausgelegt zur Impedanztransformation, das den Eingangstransistor mit dem Ausgangstransistor koppelt.
  • Eine gattungsgemäße integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung ist beispielsweise in der Druckschrift ”Halbleiterschaltungen der Leistungselektronik”, Alfred Neye – Enatechnik GmbH, Quickborn, Hamburg, 1971, Seite 276 gezeigt. Dort ist zwischen einem eingangsseitig angeordneten Transistor und einem ausgangsseitig angeordneten Transistor ein als Koppel-Filter bezeichnetes Anpaß-Filter vorgesehen, welches Kapazitäten und Induktivitäten umfaßt. Das Anpaß-Filter erfüllt zwei wichtige Aufgaben. Erstens werden mit seiner Hilfe die verschiedenen Impedanzen auf die für aktive und passive Bauelemente erforderliche Werte transformiert. Zweitens soll es auch selektiv wirken, das heißt unter dem Einfluß seiner Resonanzgüte soll die in den Harmonischen enthaltene Energie in Betriebsfrequenz-Grundwellenenergie verwandelt und das Auftreten unerwünschter Frequenzkomponenten am Ausgang verhindert werden.
  • Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnungen mit mehreren Stufen, zwischen denen eine Anpaß-Filterschaltung vorgesehen ist, sind in Hochfrequenz-Verstärkern mit Vorteil anwendbar. Insbesondere ist eine mit dem Anpaß-Filter erzielbare Leistungsanpassung bevorzugt in Leistungsverstärkern anwendbar. Solche Leistungsverstärker kommen beispielsweise in Sendepfaden von Funksendeanordnungen vor.
  • Insbesondere kann bei integrierten Leistungsverstärkern vorgesehen sein, die Treiberleistung über ein Anpaß-Filter, umfassend integrierte Kondensatoren und Spulen, an die sehr niederohmige Basis des Ausgangstransistors zu transformieren.
  • Problematisch bei derartigen Anpaß-Filtern ist es, daß integrierte Spulen eine verhältnismäßig geringe Güte aufweisen, die vor allem durch Substratverluste bestimmt ist. Die erreichbare Güte eines Transformationsnetzwerks oder Anpaß-Filters ist deshalb insbesondere durch die verwendeten Spulen festgelegt. Hierdurch wiederum ergeben sich Grenzwerte für den maximal erzielbaren Kollektorwirkungsgrad und die maximal erzielbare Linearität des Verstärkers.
  • In dem Dokument DE 3850729 T2 ist ein monolithisch integrierter Mikrowellenverstärker gezeigt. Eine dort in 1 gezeigte Übertragungsleitung besitzt eine Induktivität.
  • Das Dokument DE 19534382 A1 zeigt eine monolithisch integrierte Schaltung mit einem Mikrowellen-Leistungsverstärker. Dort sind verteilte Leitungen zwischen einem Spannungsversorgungsanschluss sowie einem Signalausgangskontakt und dem Drain-Anschluss eines Feldeffekttransistors einer Ausgangsstufe beschrieben.
  • In dem Dokument US 6 052 029 A ist ein Verstärker mit einem Anpassfilter beschrieben, das eine als Leitung ausgeführte Induktivität aufweist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße, integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung so weiterzubilden, daß der Wirkungsgrad und die Linearität des Verstärkers verbessert sind.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung, bei der die zumindest eine Induktivität im Anpass-Filter zwischen Ein- und Ausgangstransistor als Mikro-Streifenleiter ausgebildet ist, der mit zwei flächenhaft ausgedehnten Metallstreifen integriert ausgeführt ist.
  • Mikro-Streifenleiter werden auch als Mikro-Striplines oder Mikro-Streifenleitung, Streifenleiter oder Streifenleitung bezeichnet. Mikro-Streifenleiter arbeiten nach dem Prinzip integrierter Wellenleiter.
  • Gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip ist zumindest eine integrierte Mikro-Streifenleitung vorgesehen, welche als Induktivität im Anpaß-Filter eingesetzt wird. Eine derartige Mikro-Streifenleitung hat den Vorteil, daß sie keinen verlustbehafteten Substrat-Anteil aufweist. Hierdurch ist die Güte der integrierten Induktivität deutlich verbessert. Dies wiederum führt dazu, daß die Güte des Anpaß-Filters insgesamt zunimmt und folglich auch der Wirkungsgrad und die Linearität des Verstärkers verbessert sind.
  • Die Tatsache, daß Mikro-Streifenleiter in integrierter Ausführung normalerweise eine verhältnismäßig hohe parasitäre Kapazität aufweisen, ist bei vorgeschlagener integrierter Verstärkeranordnung mit Vorteil dadurch ausnutzbar, daß das Anpaß-Filter ohnehin zumindest eine Kapazität aufweist. Die eigentlich parasitäre Kapazität des Mikro-Streifenleiters kann demnach mit Vorteil zur Bildung von gewünschten Kapazitäten im Anpaß-Filter mitbenutzt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist die vorgeschlagene integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung in solchen Anpaß-Filtern einsetzbar, die eine niederohmige Anpassung bewirken.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des vorgeschlagenen Prinzips umfaßt das Anpaß-Filter eine Serienschaltung aus einer Kapazität und dem Mikro-Streifenleiter, wobei die Kapazität mit einem Anschluß an einen Ausgang des Eingangstransistors angeschlossen ist und mit einem anderen Anschluß mit einem Anschluß des Mikro-Streifenleiters verbunden ist.
  • Der weitere Anschluß des Mikro-Streifenleiters ist bevorzugt an einen Eingang des Ausgangstransistors angeschlossen. Zwischen dem Verbindungsknoten von Kapazität und Mikro-Streifenleiter und einem Bezugspotentialanschluß ist mit Vorteil eine weitere Kapazität vorgesehen.
  • Der Bezugspotentialanschluß kann ein Substratanschluß oder ein Masseanschluß sein oder kann beispielsweise über ein sogenanntes Mittel zur Masse-Durchkontaktierung, englisch: sinker, mit einem Bezugspotentialknoten verbunden sein, der über Widerstände mit Substrat und über weitere Widerstände mit dem eigentlichen Masseanschluß verbunden ist.
  • Alternativ können die Querkapazität gegen Bezugspotential und der Mikro-Streifenleiter auch vertauscht sein, derart, daß die Serienschaltung des Anpaß-Filters zwei Kapazitäten umfaßt, die zwischen den Ausgangsanschluß des Eingangstransistors und den Eingangsanschluß des Ausgangstransistors geschaltet sind. Der Mikro-Streifenleiter ist dabei an den Verbindungsknoten zwischen den beiden Serienkapazitäten angeschlossen. Der weitere Anschluß des Mikro-Streifenleiters kann dabei entweder an ein Bezugspotential gelegt sein oder ein freies Ende bzw. offenes Ende bilden.
  • Besonders vorteilhaft anwendbar ist das vorliegende Prinzip bei solchen Anpaß-Filtern, die eine niederohmige Anpassung bewirken sollen. Eine derartige, niederohmige Anpassung ist bevorzugt dann gegeben, wenn der Eingangswiderstand des Ausgangstransistors kleiner oder gleich 50 Ω ist.
  • Besonders bevorzugt ist das vorgeschlagene Anpaß-Filter am Eingang eines Ausgangstransistors eines Verstärkers angeschlossen, dessen Eingangswiderstand kleiner oder gleich 20 Ω beträgt.
  • Beispielsweise ein in einer Ausgangsstufe eines Verstärkers vorgesehener Bipolar-Leistungstransistor weist üblicherweise einen besonders niederohmigen Basisanschluß auf, so daß die Treiberleistung der Eingangsstufe über das Anpaß-Filter mit Vorteil an die sehr niederohmige Basis des Ausgangstransistors transformiert werden kann.
  • Der Mikro-Streifenleiter ist bevorzugt mittels mehrerer Metallisierungsebenen auf oder im integrierten Halbleiterkörper einer integrierten Halbleiterschaltung ausgeführt. Beispielsweise wird die eigentliche Streifenleitung in einer Metallisierungsebene ausgeführt, wobei eine weitere Metallisierungsebene die Bezugspotential-Ebene bildet.
  • Die weitere Metallisierungsebene ist bevorzugt über eine sogenannte Masse-Durchkontaktierung oder einen sogenannten Sinker großflächig mit Substrat verbunden, welches wiederum großflächig aufgrund verhältnismäßig guter elektrischer Leitungseigenschaften einen Kontakt zur Rückseitenmetallisierung des Halbleiterkörpers herstellt. Dadurch sind zur Kontaktierung der weiteren Metallisierungsebene keinerlei Bond-Drähtchen erforderlich. Zudem ist aufgrund der großflächigen und niederohmigen Kontaktierung ein weiter verringerter Substratverlust erzielt. Verluste können lediglich durch die Isolierung zwischen den Metallplatten des Streifenleiters und durch den Skin-Effekt verursacht werden.
  • Die Metall-Platten oder Metall-Streifen des Mikro-Streifenleiters sind bevorzugt im wesentlichen flächenhaft ausgedehnt und parallel zueinander sowie parallel zu einer Hauptebene des Halbleiterkörpers angeordnet. Die Metallstreifen sind bevorzugt übereinanderliegend ausgeführt. Zwischen den Metallstreifen ist bevorzugt ein Isolator oder Dielektrikum angeordnet, wie beispielsweise eine Oxidschicht.
  • Besonders bevorzugt ist die vorgeschlagene Verstärkeranordnung mit Mikro-Streifenleiter im Anpaß-Filter in solchen Leistungsverstärkern anwendbar, die in Verstärker-Endstufen von Sendeanordnungen für Trägerfrequenzen von 2,44 oder 5,3 GHz vorgesehen sind.
  • Die Leistungs-Verstärkeranordnung gemäß vorgeschlagenem Prinzip ist mit Vorteil sowohl in Bipolar-Schaltungstechnik als auch in Metall-Isolator-Halbleiter-Schaltungstechnik, also unipolarer Schaltungstechnik, integrierbar.
  • Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Prinzips sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer integrierten Leistungs-Verstärkeranordnung gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip anhand eines Schaltplans,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer integrierten Leistungs-Verstärkeranordnung gemäß dem vorgeschlagenem Prinzip anhand eines Schaltplans,
  • 3 beispielhaft die Struktur eines Mikro-Streifenleiters als Induktivität gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip,
  • 4 anhand eines Schaubilds die Effizienz des erfindungsgemäßen Leistungs-Verstärkers,
  • 5 anhand eines Schaubilds das Kompressionsverhalten des integrierten Leistungs-Verstärkers,
  • 6 den Wirkungsgrad eines Leistungs-Verstärkers ohne Mikro-Streifenleiter anhand eines Schaubilds und
  • 7 das Kompressionsverhalten eines Leistungsverstärkers ohne Mikro-Streifenleiter anhand eines Schaubilds.
  • 1 zeigt eine integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung mit einem Eingangstransistor 1 und zwei parallel geschalteten Ausgangstransistoren 2, 3. Ein- und Ausgangstransistoren 1, 2, 3 sind als NPN-Bipolar-Transistoren ausgeführt. Der Basisanschluß des Eingangstransistors 1 bildet einen Eingang der mehrstufigen Verstärkeranordnung. Der gemeinsame Kollektorausgang der Ausgangstransistoren 2, 3 bildet den Signalausgang der Verstärkeranordnung. Der Kollektoranschluß des Eingangstransistors 1 ist über eine Induktivität 4 mit einem Versorgungspotentialanschluß VCC verbunden. Der Emitteranschluß des Eingangstransistors 1 ist über ein Durchkontaktierungsmittel 5 mit einem Bezugspotentialanschluß verbunden. Weiterhin ist an den Kollektoranschluß des Eingangstransistors 1, der den Ausgang des Eingangstransistors 1 bildet, ein Anpaß-Filter 6 angeschlossen. Der Ausgang des Anpaß-Filters 6 ist mit einem Schaltungsknoten K verbunden, der den Eingangsanschluß der Ausgangstransistoren 2, 3 bildet. Der Schaltungsknoten K ist über je eine parasitäre Induktivität 7, 8 mit je einem Basisanschluß der Ausgangstransistoren 2, 3 verbunden. Die Emitteranschlüsse der Ausgangstransistoren 2, 3 sind miteinander und über ein weiteres Mittel zur Durchkontaktierung 9 mit einem Bezugspotentialanschluß GND verbunden.
  • Das Anpaß-Filter 6 umfaßt eine Serienschaltung aus einer Serienkapazität 10, 11 und nachgeschaltetem integriertem Mikro-Streifenleiter 12, der eine Serien-Induktivität bildet. Der Verbindungsknoten zwischen der Serienkapazität 10, 11 und der Serien-Induktivität 12 ist über eine Querkapazität 13 und über das Durchkontaktierungsmittel 9 mit dem Bezugspotentialanschluß GND verbunden. Die Serienkapazität 10, 11 selbst umfaßt eine Serienschaltung aus zwei Teilkapazitäten 10, 11, um die Spannungsfestigkeit der Serienkapazität 10, 11 zu erhöhen. Der Schaltungsknoten K ist zur Arbeitspunkteinstellung der Ausgangstransistoren 2, 3 über eine Bias-Stromquelle BIAS mit dem Versorgungspotentialanschluß VCC verbunden.
  • Aufgrund der Realisierung der Induktivität 12 des Anpaß-Filters zur Impedanz-Transformation als Mikro-Streifenleiter, also als integrierter Wellenleiter, ergibt sich eine hohe Güte der Induktivität 12 und damit auch eine besonders hohe Güte des Anpaß-Filters 6 insgesamt. Dies wiederum ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad sowie eine besonders gute Linearität und verbesserte Sättigungseigenschaften des Verstärkers.
  • 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Anpaß-Filters 6' zwischen Eingangstransistor 1 und Ausgangstransistor 2 eines Verstärkers. Vorliegend sind die Querkapazität 13 und die Induktivität 12 vertauscht und in 2 als Quer-Induktivität 12' und weitere Serien-Kapazität 13' bezeichnet. Somit ist zwischen dem Kollektoranschluß des Eingangstransistors 1 und dem Basisanschluß des Ausgangstransistors 2 eine Serienschaltung umfassend eine erste Serienkapazität 10' und eine zweite Serienkapazität 13' geschaltet. Der Verbindungsknoten zwischen den beiden Serienkapazitäten 10', 13' ist mit einem Anschluß eines Mikro-Streifenleiters 12' verbunden. Der weitere Anschluß des Mikro-Streifenleiters 12' bildet ein offenes Ende.
  • Die Funktionsweise und die vorteilhafte Wirkungsweise des integrierten Leistungs-Verstärkers von 2 entspricht aufgrund der Eigenschaften des Anpaß-Filters mit Mikro-Streifenleiter als Induktivität denen von 1 und wird an dieser Stelle daher nicht wiederholt.
  • 3 zeigt beispielhaft die Struktur eines integrierten Mikro-Streifenleiters 12, wie er in den Schaltungen gemäß 1 und 2 anwendbar ist. Der Mikro-Streifenleiter 12 ist vorliegend in einer Bipolar-Schaltungstechnik aufgebaut, welche drei Metallisierungsebenen 14, 15, 16 aufweist. Alle Metallisierungsebenen 14, 15, 16 sind parallel zueinander und zu einer Hauptebene des gesamten Halbleiterkörpers angeordnet.
  • Die erste Metallisierungsebene 14 ist in Aluminium ausgeführt und großflächig mittels einer Masse-Durchkontaktierung 17 mit darunterliegendem Substrat verbunden. Die mittlere Metallisierungsebene 15 wird beim vorliegenden Mikro-Streifenleiter nicht benutzt. Die dritte Metallisierungsebene 16 umfaßt zwei Metallstreifen 18, 19, welche in einer Ebene angeordnet und voneinander durch ein Oxidgebiet 20 beabstandet sind. Über der dritten Metallisierungsebene 16, also über den Metallstreifen 18, 19 und dem dazwischenliegenden Oxid-Gebiet 20 ist eine Passivierungsschicht 21 aufgetragen. Zwischen den einzelnen Metallisierungsschichten 14, 15, 16 sind weitere Oxidgebiete vorgesehen. Die eigentliche Leitung des Streifenleiters 12 wird in der dritten Metallisierungsebene 16 mittels der Metallstreifen 18, 19 realisiert. Die Masse-Ebene des Streifenleiters ist in der ersten Metallisierungsebene 14 ausgeführt und umfaßt zusätzlich den unter der ersten Metallisierungsebene 14 vorgesehenen sehr niederohmigen Sinker-Kontakt 17. Aufgrund der Verwendung der ersten Metallebene 14 mit dem unterlegten Sinker-Kontakt 17 als Gegenleiter entfällt der verlustbehaftete Substratanteil des integrierten Streifenleiters. Hierdurch ist die Spulengüte der Induktivität 12 noch weiter verbessert. Bei gleichem Induktivitätswert ergibt sich für die Mikro-Streifenleitung eine deutlich höhere Güte als bei einer vergleichbaren, gewickelten oder spiralförmigen integrierten Spule.
  • 4 zeigt anhand eines Schaubilds die Gesamteffizienz der Verstärkeranordnung von 1 in Prozent aufgetragen über der Eingangsleistung in dBmW in einem Bereich von –30 bis +5 dBm. Man erkennt anhand der Kurve A, daß die gesamte Effizienz, also der Wirkungsgrad, in einem Bereich zwischen 10 und 50% bezogen auf die Eingangsleistung liegt. Eine weitere Kurve B in 4 zeigt die Stromaufnahme der Verstärkeranordnung, die in Abhängigkeit der Eingangsleistung bis auf etwas über 400 mA ansteigt.
  • 5 zeigt die Leistungskurve C des erfindungsgemäßen Verstärkers in einem Schaubild, in dem die Ausgangsleistung in dBmW aufgetragen ist über der Eingangsleistung in dBmW. Die Eingangsleistung ist wiederum in einem Bereich von –30 bis +5 dBm angegeben, während die Ausgangsleistung in einem Bereich von 0 bis 30 dBm aufgetragen ist. Um den 1 dB-Kompressionspunkt der Leistungskennlinie C zu bestimmen, ist außerdem eine Hilfslinie D eingezeichnet.
  • 6 zeigt zum Vergleich eine Effizienzkennlinie E, welche in Prozent aufgetragen ist über der Eingangsleistung in dBmW in einem Bereich von –30 bis +5 dBm. Zusätzlich ist wiederum die Kurve für die Stromaufnahme F eingezeichnet auf einer Skala von 0 bis 500 mA. Die Kennlinien E, F von 6 gelten für eine Verstärkeranordnung, bei der eine integrierte, gewickelte Spule im Anpass-Filter vorgesehen ist anstelle des erfindungsgemäßen Mikro-Streifenleiters. Bei direktem Vergleich der Effizienz-Kennlinie E, A und der Stromaufnahmekennlinien F, B erkennt man, daß gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip mit Mikro-Streifenleiter ein deutlich höherer Wirkungsgrad der Schaltung über den gesamten Eingangsleistungsbereich hinweg zu verzeichnen ist.
  • 7 zeigt die Leistungskurve G einer Verstärkeranordnung mit integrierter, gewickelter Induktivität anstelle des erfindungsgemäßen Mikro-Streifenleiters anhand eines Schaubildes, bei dem die Ausgangsleistung in dBmW aufgetragen ist über der Eingangsleistung in dBmW. Die Ausgangsleistung ist in einem Bereich von 0 bis 30, die Eingangsleistung in einem Bereich von –30 bis +5 aufgetragen. Ebenfalls ist wiederum als Hilfslinie zur Bestimmung des 1 dB-Kompressionspunktes die Gerade H eingezeichnet. Man erkennt deutlich bei Vergleich der 5 und 7 miteinander, daß die erzielten Verbesserungen für Verstärker für die Frequenzen von 2,44 und 5,3 GHz bei über 1 dB für die Sättigungsleistung und bei bis zu 1,8 dB für den 1 dB-Kompressionspunkt liegen, bei etwa gleichen Arbeitspunkten. Die Diagramme gemäß 4 bis 7 wurden anhand von Simulationen ermittelt am Beispiel eines integrierten Verstärkers für Frequenzen von 5,3 GHz.
  • Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, das vorgeschlagene Prinzip auch auf andere Integrationstechniken wie MOS, Metal Oxide Semiconductor oder GaAs, Gallium-Arsenid zu übertragen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Eingangstransistor
    2
    Ausgangstransistor
    3
    Ausgangstransistor
    4
    Induktivität
    5
    Masse-Durchkontaktierung
    6
    Anpaß-Filter
    6'
    Anpaß-Filter
    7
    parasitäre Induktivität
    8
    parasitäre Induktivität
    9
    Masse-Durchkontaktierung
    10
    Serienkapazität
    10'
    Kapazität
    11
    Serienkapazität
    12
    Mikro-Streifenleiter-Induktivität
    12'
    Mikro-Streifenleiter-Induktivität
    13
    Querkapazität
    13'
    Serienkapazität
    14
    Metallisierungsebene
    15
    Metallisierungsebene
    16
    Metallisierungsebene
    17
    Masse-Durchkontaktierung
    18
    Metallstreifen
    19
    Metallstreifen
    20
    Oxid
    21
    Passivierungsschicht
    A
    Effizienzkennlinie
    B
    Stromaufnahme
    BIAS
    Bias-Stromquelle
    C
    Leistungskennlinie
    D
    Hilfslinie
    E
    Effizienzkennlinie
    F
    Stromaufnahme
    G
    Leistungskennlinie
    H
    Hilfslinie
    IN
    Signaleingang
    K
    Schaltungsknoten
    OUT
    Signalausgang

Claims (6)

  1. Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung mit mehrstufigem Aufbau, aufweisend – einen Eingangstransistor (1) mit einem Anschluß zum Zuführen eines Eingangssignals (IN), – einen Ausgangstransistor (2) mit einem Anschluß zum Bereitstellen eines Ausgangssignals (OUT), – ein Anpass-Filter (6) mit zumindest einer Kapazität (13) und einer Induktivität (12) ausgelegt zur Impedanztransformation, das den Eingangstransistor (1) mit dem Ausgangstransistor (2) koppelt, wobei die zumindest eine Induktivität (12) als Mikro-Streifenleiter ausgebildet ist, der mit zwei flächenhaft ausgedehnten Metallstreifen (14, 16) integriert ausgeführt ist.
  2. Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpass-Filter (6) eine Serienschaltung aus einer Serienkapazität (10, 11) und dem Mikro-Streifenleiter (12) umfaßt, die zwischen einem Ausgangsanschluß des Eingangstransistors (1) und einem Eingangsanschluß des Ausgangstransistors (2) geschaltet ist und daß eine Querkapazität (13) vorgesehen ist, die den Verbindungsknoten (K) zwischen der Serienkapazität (10, 11) und dem Mikro-Streifenleiter (12) mit einem Bezugspotentialanschluß (GND) koppelt.
  3. Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpass-Filter (6) eine Serienschaltung aus einer ersten Serienkapazität (10') und einer zweiten Serienkapazität (13') umfaßt, die zwischen einem Ausgangsanschluß des Eingangstransistors (1) und einem Eingangsanschluß des Ausgangstransistors (2) geschaltet ist und daß der Mikro-Streifenleiter (12') an den Verbindungsknoten zwischen der ersten Serienkapazität (10') und der zweiten Serienkapazität (13') angeschlossen ist.
  4. Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand des Ausgangstransistors (2) kleiner oder gleich 50 Ohm beträgt.
  5. Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand des Ausgangstransistors (2) kleiner oder gleich 20 Ohm beträgt.
  6. Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Metallstreifen (14) des Mikro-Streifenleiters (12) mittels einer Masse-Durchkontaktierung (17) großflächig mit einem Substratanschluß verbunden ist.
DE10345498.5A 2003-09-30 2003-09-30 Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung Expired - Fee Related DE10345498B4 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10345498.5A DE10345498B4 (de) 2003-09-30 2003-09-30 Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung
US10/950,982 US7199667B2 (en) 2003-09-30 2004-09-27 Integrated power amplifier arrangement
JP2004287938A JP4142000B2 (ja) 2003-09-30 2004-09-30 集積化電力増幅構造体
CNB2004100852065A CN100440728C (zh) 2003-09-30 2004-09-30 集成功率放大装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10345498.5A DE10345498B4 (de) 2003-09-30 2003-09-30 Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10345498A1 DE10345498A1 (de) 2005-05-04
DE10345498B4 true DE10345498B4 (de) 2016-06-02

Family

ID=34399105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10345498.5A Expired - Fee Related DE10345498B4 (de) 2003-09-30 2003-09-30 Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7199667B2 (de)
JP (1) JP4142000B2 (de)
CN (1) CN100440728C (de)
DE (1) DE10345498B4 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5983200B2 (ja) * 2012-08-31 2016-08-31 富士通株式会社 光モジュール
DE102013223898B4 (de) * 2013-11-22 2019-01-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verstärkerschaltung
JP6273247B2 (ja) * 2015-12-03 2018-01-31 株式会社東芝 高周波半導体増幅器
DE102017130924B3 (de) * 2017-12-21 2019-05-16 RF360 Europe GmbH Hybridfilter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3850729T2 (de) * 1987-09-24 1995-03-16 Gen Electric Monolithischer integrierter Mikrowellenverstärker.
DE19534382A1 (de) * 1994-09-16 1996-03-21 Hitachi Ltd Monolithisch integrierte Schaltung mit einem Mikrowellen-Leistungsverstärker mit einer Anpassungsschaltung unter Verwendung verteilter Leitungen
US6052029A (en) * 1997-06-25 2000-04-18 Sanyo Electric Co., Ltd. Stabilizing circuit and amplifier

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2625052A1 (fr) * 1987-12-18 1989-06-23 Labo Electronique Physique Circuit hyperfrequences comprenant au moins un transistor a effet de champ charge
JPH02130008A (ja) * 1988-11-09 1990-05-18 Toshiba Corp 高周波電力増幅回路
JPH0466826U (de) * 1990-10-16 1992-06-12
JPH07154169A (ja) * 1993-11-30 1995-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波電力増幅器
KR0129844B1 (ko) * 1994-12-21 1998-10-01 양승택 아날로그 및 디지털 휴대용 전화기 겸용 전력증폭기
JP4094239B2 (ja) * 2001-02-19 2008-06-04 富士通株式会社 増幅器
KR100611474B1 (ko) * 2003-12-30 2006-08-09 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 소자의 인덕터 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3850729T2 (de) * 1987-09-24 1995-03-16 Gen Electric Monolithischer integrierter Mikrowellenverstärker.
DE19534382A1 (de) * 1994-09-16 1996-03-21 Hitachi Ltd Monolithisch integrierte Schaltung mit einem Mikrowellen-Leistungsverstärker mit einer Anpassungsschaltung unter Verwendung verteilter Leitungen
US6052029A (en) * 1997-06-25 2000-04-18 Sanyo Electric Co., Ltd. Stabilizing circuit and amplifier

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Alfred Neye - Enatechnik GmbH: Halbleiterschaltungender Leistungselektronik, Quickborn, Seite 276, Hamburg, 1971. *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10345498A1 (de) 2005-05-04
US20050104664A1 (en) 2005-05-19
CN100440728C (zh) 2008-12-03
CN1604462A (zh) 2005-04-06
US7199667B2 (en) 2007-04-03
JP2005110283A (ja) 2005-04-21
JP4142000B2 (ja) 2008-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008051630B4 (de) Hochfrequenzleistungsverstärker
DE60308037T2 (de) Ein 2v einpoliger umschalter für drahtlose hf hochleistungsanwendungen
DE69706085T2 (de) HEMT-HBT-Transistorkombination mit kleinem Geräusch und grosser Linearität
DE10297355B4 (de) Breitbandhochfrequenz-Signalverstärker
DE69108466T2 (de) Hochfrequenzleistungsverstärker mit hohem Wirkungsgrad.
DE102010037040A1 (de) Schaltwechselrichter und Wandler für Leistungsumwandlung
EP1407541A2 (de) Rauscharme verstärkerschaltung
DE4037292A1 (de) Nichtlinearitaetsgenerator mit leitfaehiger fet-source-drain-strecke und verfahren zum verstaerken eines signals
DE10158791B4 (de) Hochfrequenzverstärker und Funkübertragungsvorrichtung
DE19534382B4 (de) Monolithisch integrierte Schaltung mit einem Mikrowellen-Leistungsverstärker mit einer Anpassungsschaltung unter Verwendung verteilter Leitungen
DE102007060031B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE3685553T2 (de) Pin-dioden-daempfungsglieder.
DE10102891A1 (de) Hochleistungsverstärker mit Verstärkerelement, dazugehörige Funkübertragungseinrichtung und Meßeinrichtung dafür
DE69321565T2 (de) HF-Verstärker mit veränderbarer Verstärkung und linearer Verstärkungssteuerung
DE2837817A1 (de) Vorspannungsschaltung
DE10345498B4 (de) Integrierte Leistungs-Verstärkeranordnung
DE60101089T2 (de) Multifunktionelle integrierte schaltungsanordnung hoher frequenz
DE69834499T2 (de) Rauscharme Verstärkerstufe mit Anpassungsschaltung
DE112022005465T5 (de) Leistungsverstärker
DE102015209435A1 (de) Linearisierer
DE112022003214T5 (de) Doherty-Leistungsverstärker
DE102019101888B4 (de) Konfigurierbares mikroakustisches HF-Filter
DE68917050T2 (de) Mikrowellenfrequenzverstärker mit geringem Rauschen, mit optimaler Verstärkung, Stabilität und optimaler Rauschsteuerung.
DE102008011629B4 (de) Verstärker
DE102004001660A1 (de) Verstärkerschaltung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE

Effective date: 20130207

Owner name: INTEL DEUTSCHLAND GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE

Effective date: 20130207

R082 Change of representative

Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER PATENT- UND RECH, DE

Effective date: 20130207

Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER, DE

Effective date: 20130207

Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER MBB PATENT- UND , DE

Effective date: 20130207

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: INTEL DEUTSCHLAND GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: INTEL MOBILE COMMUNICATIONS GMBH, 85579 NEUBIBERG, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER MBB PATENT- UND , DE

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee