LTE-Advanced SAW-Less 송신기용 7개 채널 차단 주파수 및 40-dB 이득범위를 제공하는 65-nm CMOS 저전력 기저대역회로 설계에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 SAW 필터가 없는 LTE-Advanced RF 송신기에 적용 가능한 기저대역 송신단 회로를 제안한다. 제안하는 기저대역 송신단 회로는 Tow-Thomas구조의 2차 능동 저역통과 필터 1개와 1차 수동 RC 필터 1개로 구현되었으며, 0.7 MHz, 1.5 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 7.5 MHz, 10 MHz, 그리고 20 MHz의 총 7개의 채널 차단 주파수를 제공하며, 각 채널 별로 -41 dB에서 0 dB까지 1-dB 단계로 이득 조절이 가능하다. 제안하는 2차 능동 저역 통과 필터 회로는 DC 소모 전류 효율을 높이기 위해 채널 차단 주파수를 세 그룹으로 나누어서 선택된 차단 주파수 그룹에 따라 연산증폭기의 전류 소모를 3단계로 가변 할 수 있도록 연산증폭기 내부에 3개의 단위-연산증폭기(OTA)를 병렬로 연결하여 선택적으로 사용할 수 있도록 설계하였다. 또한, 제안하는 연산 증폭기는 저전력으로 1-GHz UGBW(Unit Gain Bandwidth)를 얻기 위해 Miller 위상 보상 방식과 feed-forward 위상 보상 방식을 동시에 사용하였다. 제안하는 기저대역 송신기는 65-nm CMOS 공정을 사용하여 설계되었고 1.2 V의 전압으로부터 선택된 채널 대역폭에 따라 최소 6.3 mW, 최대 24.1 mW의 전력을 소모한다. This paper describes a low-power baseband circuit for SAW-less LTE-Advanced transmitters. The proposed transmitter baseband circuit consists of a 2nd-order Tow-Thomas type active RC-LPF and a 1st-order passive RC LPF. It can provide a 7 multi-channel cut-off frequencies and wide gain control range of -41 dB ~ 0 dB with a 1-dB step. The proposed 2nd-order active RC-LPF adopts an op-amp in which three other sub-op amps are in parallel connected to reduce DC current for different cutoff frequency. In addition, each sub-op amp adopts both Miller and feed-forward phase compensation method to achieve an UGBW of more than 1-GHz with a small DC power consumption. The proposed baseband circuit is implemented in 65-nm CMOS technology, consuming DC power from 6.3 mW to 24.1 mW from a 1.2V supply voltage for each different cut-off frequency.