Mạch tách sóng toàn chu kỳ dùng cấu trúc DTMOS trong hệ thống thu hoạch năng lượng cao tần

Bài viết trình bày đề xuất việc sử dụng cấu trúc MOSFET điện áp ngưỡng động cho mạch tán sóng toàn chu kỳ CCR để nâng cao hiệu quả của mạch thu hoạch năng lượng cao tần. Trong bài viết, mạch tách sóng toàn chu kỳ dùng cấu trúc DTMOS và mạch tách sóng toàn chu kỳ dùng cấu trúc cực thân nối với cực nguồn BTMOS được thiết kế trên công nghệ 65 nm Silicon phủ trên lớp kim loại mỏng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mạch tách sóng toàn chu kỳ dùng cấu trúc DTMOS trong hệ thống thu hoạch năng lượng cao tần Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) M§ch tách sóng toàn chu k˝ dùng cßu trúc DTMOS trong hª thËng thu ho§ch n´ng l˜Òng cao t¶n Nguyπn Thùy Linh⇤ , Nguyπn V´n Trung⇤ , Ki∑u Kh≠c Ph˜Ïng⇤ , và Nguyπn Huy Hoàng⇤ ⇤ §i hÂc kˇ thu™t Lê Qu˛ ôn, Hà NÎi, Viªt Nam Email: linhnt@lqdtu.edu.vn Tóm t≠t nÎi dung—Bài báo ∑ xußt viªc s˚ dˆng cßu thu ho§ch n´ng l˜Òng cao t¶n ó là m˘c tín hiªu cao trúc MOSFET iªn áp ng˜Ông Îng (Dynamic Threshold t¶n trong môi tr˜Ìng rßt nh‰, th˜Ìng  m˘c µW [2]. MOSFET) cho m§ch tách sóng toàn chu k˝ (Cross-coupled – m˘c n´ng l˜Òng này, iªn áp vào cao t¶n cıa m§ch Rectifier) CCR ∫ nâng cao hiªu sußt cıa m§ch thu ho§ch tách sóng th˜Ìng thßp hÏn iªn áp ng˜Ông (Threshold n´ng l˜Òng cao t¶n (RF Energy Harvesting). Trong bài Voltage) Vth cıa ph¶n t˚ tích c¸c dùng ∫ tách sóng. báo, m§ch tách sóng toàn chu k˝ dùng cßu trúc DTMOS Do v™y, hiªu sußt cıa m§ch tách sóng th˜Ìng thßp d®n và m§ch tách sóng toàn chu k˝ dùng cßu trúc c¸c thân ∏n hiªu sußt cıa toàn bÎ m§ch thu ho§ch n´ng l˜Òng nËi vÓi c¸c nguÁn BTMOS ˜Òc thi∏t k∏ trên công nghª 65 nm Silicon phı trên lÓp kim lo§i m‰ng (Silicon on Thin cao t¶n cÙng không cao. Box). Hai m§ch tách sóng ˜Òc o §c ki∫m nghiªm th¸c ∫ t´ng hiªu sußt cıa m§ch tách sóng, mÎt sË các gi£i t∏ ∫ so sánh tr¸c quan k∏t qu£ nh¨m ánh giá hiªu n´ng pháp kˇ thu™t ã ˜Òc ∑ xußt nh˜ áp dˆng các lo§i cıa hai lo§i cßu trúc MOSFET trong m§ch tách sóng cao công nghª ch∏ t§o khác nhau ho∞c ∑ xußt lo§i v™t liªu t¶n. Ngoài ra, hª thËng thu ho§ch n´ng l˜Òng cao t¶n mÓi dùng cho m§ch tách sóng [3], [4], [5]. Các gi£i cÙng ˜Òc thi∏t k∏ ∫ thu ho§ch n´ng l˜Òng cıa tín hiªu pháp phát tri∫n cßu trúc cıa m§ch tách sóng cÙng ˜Òc di Îng LTE  b´ng t¶n 950 MHz th¸c t∏ tÁn t§i trong ∑ xußt nh˜ m§ch t¸ i∑u chønh iªn áp ng˜Ông (Vth môi tr˜Ìng không gian t¸ do. K∏t qu£ o §c cho thßy Cancellation) [6], cßu trúc chønh l˜u toàn sóng d§ng vi m§ch thu ho§ch n´ng l˜Òng dùng m§ch tách sóng toàn sai (Differential-drive) [7], [8], cßu trúc chønh l˜u toàn chu k˝ cßu trúc DTMOS có th∫ t§o ra iªn áp mÎt chi∑u sóng dùng m§ch bù phˆ [9]. 0.6V trong i∑u kiªn m˘c tín hiªu di Îng LTE ¶u vào Viªc i∑u chønh c¸c thân cıa bán d®n hiªu ˘ng tr˜Ìng là -19 dBm. (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) Keywords—Thu ho§ch n´ng l˜Òng cao t¶n, m§ch tách MOSFET ∫ t´ng dòng c¸c máng cıa MOSFET là mÎt sóng toàn chu k˝, MOSFET iªn áp ng˜Ông Îng DTMOS, kˇ thu™t rßt phÍ bi∏n. Trong ó, MOSFET có iªn áp MOSFET có c¸c thân ˜Òc nËi vÓi c¸c nguÁn BTMOS. ng˜Ông i∑u chønh Îng DTMOS là mÎt cßu trúc tiêu bi∫u. Trong cßu trúc DTMOS, c¸c thân cıa bán d®n ˜Òc nËi vÓi c¸c cÍng, i∑u này khác vÓi cßu trúc I. GIŒI THIõU cıa mÎt MOSFET thông th˜Ìng khi mà c¸c thân ˜Òc Hiªn nay, thu ho§ch n´ng l˜Òng cao t¶n ang tr nËi vÓi c¸c nguÁn BTMOS. – [10], các tác gi£ ã thành chı ∑ hßp d®n cho các nhà nghiên c˘u trên th∏ ch˘ng minh r¨ng trong ph§m vi iªn áp vào nh‰, cßu giÓi và trong n˜Óc. Kˇ thu™t thu ho§ch n´ng l˜Òng cao trúc DTMOS cho dòng iªn c¸c máng lÓn hÏn so vÓi t¶n th¸c hiªn thu ho§ch tín hiªu cao t¶n trong môi tr˜Ìng BTMOS. Trong kˇ thu™t thu ho§ch n´ng l˜Òng, cßu trúc và chuy∫n Íi n´ng l˜Òng ó thành n´ng l˜Òng tín hiªu DTMOS cÙng ã ˜Òc ∑ xußt cho m§ch tách sóng ki∫u mÎt chi∑u nh¨m cung cßp n´ng l˜Òng cho các m§ch iªn MOSFET k∏t nËi d§ng i Ët [11], m§ch t¸ i∑u chønh t˚ làm viªc. Thông qua viªc s˚ dˆng kˇ thu™t thu ho§ch iªn áp ng˜Ông [12], m§ch tách sóng toàn chu k˝ dùng n´ng l˜Òng có th∫ cho phép hiªn th¸c hóa các ˘ng dˆng m§ch bù phˆ [13]. không s˚ dˆng pin (Battery-less) [1]. VÓi s¸ phát tri∫n Trong các nghiên c˘u v∑ ˘ng dˆng cßu trúc DTMOS cıa khoa hÂc công nghª, ∞c biªt là công nghª 5G hiªn cho m§ch tách sóng, ch˜a có nghiên c˘u nào ∑ xußt nay, tín hiªu cao t¶n ang ngày càng tr nên phÍ bi∏n áp dˆng cßu trúc DTMOS cho m§ch tách sóng toàn chu rÎng rãi trong môi tr˜Ìng sËng nh˜ tín hiªu truy∑n hình k˝. M§ch tách sóng toàn chu k˝ trên n∑n công nghª sË, tín hiªu di Îng, tín hiªu Wifi. Các tín hiªu này tr CMOS ã ˜Òc áp dˆng trong mÎt sË ∑ xußt v∑ cßu thành nguÁn n´ng l˜Òng h˙u ích cho các m§ch thu ho§ch trúc hª thËng thu ho§ch n´ng l˜Òng d§ng phËi hÒp thi∏t n´ng l˜Òng cao t¶n. Tuy nhiên, mÎt nh˜Òc i∫m lÓn cıa k∏ (Co-design) và em l§i k∏t qu£ cao v˜Òt trÎi so vÓi ISBN: 978-604-80-5076-4 235 Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) các cßu trúc hª thËng thu ho§ch n´ng l˜Òng khác [14], [15]. Trong bài báo này, các m§ch tách sóng toàn chu k˝ ˘ng dˆng cßu trúc BTMOS và DTMOS ˜Òc thi∏t k∏ trên công nghª 65nm SOTB CMOS. Các m§ch tách sóng và hª thËng thu ho§ch n´ng l˜Òng dùng các m§ch tách sóng này ˜Òc o §c trong phòng thí nghiªm và o §c vÓi tín hiªu cao t¶n th¸c t∏ trong môi tr˜Ìng ∫ ˜a ra k∏t qu£ tr¸c quan v∑ hiªu n´ng cıa hai lo§i cßu trúc MOSFET. Ph¶n còn l§i cıa bài báo ˜Òc tÍ ch˘c nh˜ sau: Trong ph¶n II, thi∏t k∏ m§ch tách sóng toàn chu k˝ áp dˆng cßu trúc DTMOS và BTMOS ˜Òc giÓi thiªu. Các k∏t qu£ o §c cıa m§ch tách sóng vÓi máy phát tín hiªu chu©n và tín hiªu di Îng LTE  b´ng t¶n Hình 1. ∞c tuy∏n ID-VGS cıa MOSFET dùng cßu trúc DTMOS và xuËn ...