CMOS Data Converters for Closed-Loop mmWave Transmitters

With the increased amount of data consumed in mobile communication systems, new solutions for the infrastructure are needed. Massive multiple input multiple output (MIMO) is seen as a key enabler for providing this increased capacity. With the use of a large number of transmitters, the cost of each transmitter must be low. Closed-loop transmitters, featuring high-speed data converters is a promising option for achieving this reduced unit cost.In this thesis, both digital-to-analog (D/A) and analog-to-digital (A/D) converters suitable for wideband operation in millimeter wave (mmWave) massive MIMO transmitters are demonstrated. A 2 76 bit radio frequency digital-to-analog converter (RF-DAC)-based in-phase quadrature (IQ) modulator is demonstrated as a compact building block, that to a large extent realizes the transmit path in a closed-loop mmWave transmitter. The evaluation of an successive-approximation register (SAR) analog-to-digital converter (ADC) is also presented in this thesis. Methods for connecting simulated and measured performance has been studied in order to achieve a better understanding about the alternating comparator topology.These contributions show great potential for enabling closed-loop mmWave transmitters for massive MIMO transmitter realizations

Design of High Power Converter with SiC MOSFETs

Tato diplomová práce se zabývá návrhem výkonového měniče založeného na topologii typu synchronní buck. Měnič je zkonstruován s využitím MOSFET tranzistorů na bázi silikon karbidu. Tato práce se věnuje analýze měniče s cílem navrhnout a realizovat řídící jednotku umožňující jak zpětnovazební regulaci měniče, tak řízení v otevřené smyčce. Za tímto účelem je odvozen analytický model měniče coby dynamického systému, který je použit pro návrh a simulaci řízení. Kontrolní jednotka je implementována s využitím 32 bitového mikrořadiče založeného na architektuře ARM. V této práci je poskytnut popis a použití klíčových periférií mikrořadiče pro realizaci řízení. Na závěr jsou shrnuty výsledky měření dynamického chování výkonových tranzistorů při provozu měniče. Pozornost je především věnována měření proudu tekoucího jedním tranzistorem s využitím běžného rezistoru pro snímání proudu a kompenzaci frekvenční charakteristiky rezistoru.This master degree thesis is concerned with the design of high power converter. The converter is based on synchronous buck topology and is realized using silicon carbide MOSFET transistors. This work deals with an analysis of such type of converter to design and realize a control unit providing feedback control of the converter. Therefore, a dynamic model of the converter is derived using a conventional technique of averaged state space modeling. The derived model is used for controller design and closed-loop control simulation. The control unit is implemented using a 32-bit ARM-based microcontroller. Hence, an insight into the microcontroller key peripherals is provided as well as a brief overview of the firmware architecture. This work concludes by a brief investigation of switching waveforms of SiC MOSFETs acquired during the converter operation. Attention is called to a transistor current measurement with a low-cost current sensing resistor and its frequency characteristic compensation