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近年来,智能手机等便捷式移动设备全面普及。国家工业和信息化部分别于2013年底和2015年2月先后发放了TD-LTE牌照和FDD-LTE牌照,标志着我国全面进入4G大规模商用时代。功率放大器模组(功放模组)作为智能手机的核心部件和主要的耗能模块,它的性能日益成为制约用户体验的关键因素。在智能手机市场竞争进入白热化后,多模多频功放模组将会以其更高的集成度逐步取代多个单模芯片整合的解决方案。首先,回顾了移动通信标准及相应的调制方式和空中接口,分析了不同的发射机系统对功率放大器的不同需求,讨论并对比了不同发射机结构、不同控制器接口、不同射频开关类型以及不同逻辑控制接口下的功放控制器设计需求。随后,针对GPIO接口和MIPI接口、电压控制和电流控制、高通平台和联发科平台、pHEMT开关和SO1开关,分别设计出了不同的功放控制器系统。接着给出了功放控制器系统中所要使用的带隙基准电路、低压差线性稳压器电路、电流钳位电路、过压保护电路等模块的具体实现,结合相应的仿真结果验证其有效性。最后重点分析了带隙基准和线性稳压器的输出电压误差来源,并采用复用误差放大器和补偿电容的结构优化了线性稳压器的设计,一方面减小了芯片尺寸,另一方面又保留了每路输出电压的相对独立性。最后,采用TSMC 0.25μm CMOS工艺设计出应用于高通平台采用电压控制和GPIO接口的多模多频功放控制器；仿真及测试结果显示,3G功放控制器的输出电压均值为2.894 V,标准差为17 mV,温度系数为-370ppm/℃左右；2G功放控制器的过压响应时间和恢复时间分别小于0.91μs和7.05μs；该多模多频功放控制器已大规模量产。采用SMIC0.18μmCMOS工艺设计出兼容GPIO和MIPI的I/O接口电路,改进了输出缓冲器的设计；仿真结果表明,采用不同的金线键合方案即可同时满足GPIO接口和MIPI接口规范,既提高了量产备料的灵活性,也方便了调试,该接口电路已成功应用于功放控制器的设计中。