基于65nm CMOS工艺的低功耗模拟基带电路研究与设计
发布时间：2021-04-04 20:46
近年来,随着无线通信技术的发展,移动通信已经走进了人们的日常生活,很大程度上改善了我们的生活质量。为了提高移动通信速率并增加移动端的续航,这要求设计出更高速率、更低功耗的通信电路,这对当前射频与模拟基带集成电路的设计提出了更高的要求。本文面向无线通信发射机系统设计了一款低功耗模拟基带电路芯片,该芯片电路功能包括增益的放大与衰减调节,带外信号的抑制和直流失调信号的抵消,该芯片的设计主要包括可编程放大器（PGA）、信道选择滤波器、直流消除失调电路（DCOC）。本文首先分析了深亚微米工艺下对集成电路的影响和挑战,然后介绍了发射机的直接上变频架构以及模拟基带相关的指标,并根据指标的要求确定模拟基带电路的系统方案。本文设计的信道选择滤波器为四阶切比雪夫Gm-C低通滤波器,采用两个二阶滤波单元级联的方式实现。为了提高线性度和减小功耗,本文的跨导单元由带有源级反馈的跨导放大器构成。同时为了增加电路的共模抑制能力,跨导放大器同时带有共模反馈和共模前馈。为了防止工艺、温度和电源电压（PVT）对滤波器的截止频率的影响,滤波器的截止频率可通过电容阵列进行调节。本文的可编程增益放大器分为增益衰减级和增益放大级...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－２５信道选择滤波器ＩＩＰ３后仿真结果图??
本文的信道选择滤波器采用ＴＳＭＣ?６５ｎｍ?ＣＭＯＳ工艺完成原理图和版图设计后，对版图文件进??行提取参数和后仿真，来验证滤波器的各项指标满足系统要求。??图３－?２４为信道选择滤波器的幅频特性后仿真结果图，系统指标要求信道选择滤波器的截止频率??１００ＭＨｚ，考虑到芯片受工艺、温度和电源电压的变化，本文的滤波器的截止频率实现可以实现??８０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ和１２０ＭＨｚ三个档位，在所有可以调谐的三个不同带宽档位的下，带内波动均小??于０．９ｄＢ，对２倍截止频率处信号的抑制均大于３０ｄＢ，满足系统设计指标的要求。??２５．０?－??０?＾：??１—?＼??？１２５．０」?？??１０５?１０６?１０７?１０？?１０９??ｆｒｅｑ?（Ｈｚ）??图３－２４信道选择滤波器的幅频特性后仿真结果图??图３－?２５为信道选择滤波器ＩＩＰ３后仿真结果图，为了测试滤波器的输入三阶交调点，需要以两??个幅度相等的双音信号作为滤波器的输入，其中双音信号的频率应该为滤波器幅频特性中平坦的频??率点，这里双音信号的频率分别为３ＭＨｚ和４ＭＨｚ，可以得到基本信号和三阶交调信号幅度随着双??音信号幅度变化情况，其变化的趋势在双音信号幅度比较低时为两条直线，这两条直线的交点即为??ＩＩＰ３
信道选择滤波器设计指标与后仿真结果对比如表３－?１所示，本文设计的信道选择滤波器在截止??频率、线性度、带外抑制和噪声等方面均达到了设计指标的要求。???表３－?１?＾道选择滤波器设计指标￥后仿真结果对比表???性能指标?设计指标?仿真结果??８０ＭＨｚ／１００ＭＨｚ／１２０Ｍ??截止频率?１００ＭＨｚ???Ｈｚ????电压增益?ＯｄＢ?ＯｄＢ????线性度（ＩＩＰ３）?＞ＯｄＢｍ?＞０．１?ｄＢｍ????带内波动?＜ｌｄＢ?＜０．９ｄＢ???阻带衰减特性?＞３０ｄＢ（＠２ｘ／＿娜）?＞３０ｄＢ（＠２ｘ／ｉｉｄＢ）???噪声系数?＜４０ｄＢ?＜３８．５ｄＢ????ＶＭ?＜３ｍＷ?＜２ｍＷ???３．６本章总结??
【参考文献】：
期刊论文
[1]有线通信技术与无线通信技术对比[J]. 于锐,路正航,刘铭. 通讯世界. 2016(07)
[2]A programmable gain amplifier with digitally assisted DC offset calibration for a direct-conversion WLAN receiver[J]. 姚小城,龚正,石寅. Journal of Semiconductors. 2012(11)
[3]运算放大器的有限增益带宽积对active-RC滤波器Q值的影响及其补偿方法[J]. 张杰,陈文焕. 电子技术. 2011(08)
[4]适用于TD-SCDMA系统的极低功耗发射机[J]. 王昭,梁振. 通信技术. 2010(12)
[5]CMOS宽带可变增益放大器[J]. 王自强,池保勇,王志华. 半导体学报. 2005(12)
博士论文
[1]应用于2G/3G移动通信的多模发射机芯片的研究[D]. 韩科锋.复旦大学 2011
硕士论文
[1]应用于宽带无线通信发射机中100MHz模拟基带电路的研究与设计[D]. 胡权.东南大学 2017
[2]应用于宽带无线通信系统中100MHz模拟基带电路设计[D]. 彭振宁.东南大学 2016
[3]可编程增益放大器及电流模复数带通滤波器的设计与实现[D]. 叶展.东南大学 2015
[4]高精度CMOS可编程增益放大器的研究与设计[D]. 方飞.复旦大学 2011
本文编号：3118463
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－２５信道选择滤波器ＩＩＰ３后仿真结果图??
本文的信道选择滤波器采用ＴＳＭＣ?６５ｎｍ?ＣＭＯＳ工艺完成原理图和版图设计后，对版图文件进??行提取参数和后仿真，来验证滤波器的各项指标满足系统要求。??图３－?２４为信道选择滤波器的幅频特性后仿真结果图，系统指标要求信道选择滤波器的截止频率??１００ＭＨｚ，考虑到芯片受工艺、温度和电源电压的变化，本文的滤波器的截止频率实现可以实现??８０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ和１２０ＭＨｚ三个档位，在所有可以调谐的三个不同带宽档位的下，带内波动均小??于０．９ｄＢ，对２倍截止频率处信号的抑制均大于３０ｄＢ，满足系统设计指标的要求。??２５．０?－??０?＾：??１—?＼??？１２５．０」?？??１０５?１０６?１０７?１０？?１０９??ｆｒｅｑ?（Ｈｚ）??图３－２４信道选择滤波器的幅频特性后仿真结果图??图３－?２５为信道选择滤波器ＩＩＰ３后仿真结果图，为了测试滤波器的输入三阶交调点，需要以两??个幅度相等的双音信号作为滤波器的输入，其中双音信号的频率应该为滤波器幅频特性中平坦的频??率点，这里双音信号的频率分别为３ＭＨｚ和４ＭＨｚ，可以得到基本信号和三阶交调信号幅度随着双??音信号幅度变化情况，其变化的趋势在双音信号幅度比较低时为两条直线，这两条直线的交点即为??ＩＩＰ３
信道选择滤波器设计指标与后仿真结果对比如表３－?１所示，本文设计的信道选择滤波器在截止??频率、线性度、带外抑制和噪声等方面均达到了设计指标的要求。???表３－?１?＾道选择滤波器设计指标￥后仿真结果对比表???性能指标?设计指标?仿真结果??８０ＭＨｚ／１００ＭＨｚ／１２０Ｍ??截止频率?１００ＭＨｚ???Ｈｚ????电压增益?ＯｄＢ?ＯｄＢ????线性度（ＩＩＰ３）?＞ＯｄＢｍ?＞０．１?ｄＢｍ????带内波动?＜ｌｄＢ?＜０．９ｄＢ???阻带衰减特性?＞３０ｄＢ（＠２ｘ／＿娜）?＞３０ｄＢ（＠２ｘ／ｉｉｄＢ）???噪声系数?＜４０ｄＢ?＜３８．５ｄＢ????ＶＭ?＜３ｍＷ?＜２ｍＷ???３．６本章总结??
【参考文献】：
期刊论文
[1]有线通信技术与无线通信技术对比[J]. 于锐,路正航,刘铭. 通讯世界. 2016(07)
[2]A programmable gain amplifier with digitally assisted DC offset calibration for a direct-conversion WLAN receiver[J]. 姚小城,龚正,石寅. Journal of Semiconductors. 2012(11)
[3]运算放大器的有限增益带宽积对active-RC滤波器Q值的影响及其补偿方法[J]. 张杰,陈文焕. 电子技术. 2011(08)
[4]适用于TD-SCDMA系统的极低功耗发射机[J]. 王昭,梁振. 通信技术. 2010(12)
[5]CMOS宽带可变增益放大器[J]. 王自强,池保勇,王志华. 半导体学报. 2005(12)
博士论文
[1]应用于2G/3G移动通信的多模发射机芯片的研究[D]. 韩科锋.复旦大学 2011
硕士论文
[1]应用于宽带无线通信发射机中100MHz模拟基带电路的研究与设计[D]. 胡权.东南大学 2017
[2]应用于宽带无线通信系统中100MHz模拟基带电路设计[D]. 彭振宁.东南大学 2016
[3]可编程增益放大器及电流模复数带通滤波器的设计与实现[D]. 叶展.东南大学 2015
[4]高精度CMOS可编程增益放大器的研究与设计[D]. 方飞.复旦大学 2011
本文编号：3118463
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