近阈值电源电压时间数字转换器的研究与设计
发布时间：2022-10-29 10:01
近年来,蓝牙、WI-FI、GPS等通信方式的迅速普及推动了便携式无线通信设备的发展和应用。实现更低的功耗水平从而延长电池续航时间成为业界不断追求的目标。作为收发机的主要的耗能模块,超低功耗ADPLL是实现系统低功耗的关键。而降低电源电压是实现低功耗的一种直接而有效的途径。本次设计是作为近阈值电源电压ADPLL设计的一个重要部分,对近阈值电源电压下时间数字转换器的实现进行了深入的研究。论文首先介绍了TDC的发展过程,TDC的基本工作原理,介绍了多种TDC的基本的电路结构并分析了不同种TDC的优缺点。通过对ADPLL的环路分析,从理论上推导TDC的分辨率对ADPLL相位噪声的影响。为了实现高性能的ADPLL,TDC必须具有很高的分辨率。本次设计采用两级量化的TDC结构,通过时间放大器对量化余量进行放大,从而实现二次量化。设计实现一种增益可扩展的时间放大器,提高了TDC的时间分辨率。最后对近阈值电源电压下ADPLL进行探索性研究,对另一个高耗能模块数控振荡器进行设计,采用电流复用技术和电容桥接技术,实现一种近阈值电源电压下高精度的数控振荡器。本次设计基于130nm CMOS工艺对两级时间数字...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 论文的主要工作和贡献
1.3 论文的组织结构
第二章 时间数字转换器概述
2.1 模拟时间数字转换器与全数字时间数字转换器对比分析
2.1.1 模拟时间数字转换器
2.1.2 全数字时间数字转换器概述
2.2 时间数字转换器的分类与基本原理
2.2.1 基于延迟线结构的TDC
2.2.2 pipeline型时间数字转换器
2.2.3 随机时间数字转换器
2.3 时间数字转换器的性能指标
2.3.1 分辨率与量化误差
2.3.2 线性度
2.3.3 PVT的影响
2.3.4 功耗
2.4 TDC在 ADPLL中的作用及影响
2.5 本章小结
第三章 近阈值电源电压时间放大器的设计
3.1 SR-Latch时间放大特性
3.2 基于SR-latch的时间放大器设计
3.3 增益可扩展的时间放大器设计
3.4 近阈值电源电压时间放大器版图设计
3.5 时间放大器后仿真
3.6 本章小结
第四章 近阈值电源电压时间数字转换器的设计
4.1 两级时间数字转换器(Two-Stage TDC)的分析设计
4.1.1 两级时间间隔测量设计
4.1.2 两级时间数字转换器系统实现
4.2 各模块电路设计与仿真
4.2.1 比较器设计
4.2.2 MUX电路
4.2.3 延迟单元设计
4.2.4 编码器电路设计
4.3 两级时间数字转换器仿真分析
4.3.1 各模块仿真结果分析
4.3.2 系统仿真结果分析
4.4 两级时间数字转换器版图设计
4.5 两级时间数字转换器后仿真
4.6 本章小结
第五章 近阈值电源电压数控振荡器的设计
5.1 近阈值电源电压数控振荡器的工作原理
5.1.1 数控振荡器的工作原理
5.1.2 应用于低电压DCO的几种技术
5.2 数控振荡器的整体实现
5.2.1 高精度数控振荡器的设计
5.3 数控振荡器版图设计
5.3.1 DCO版图设计
5.3.2 DCO后仿真
5.4 流片测试结果
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
硕士论文
[1]一种基于sigma-delta调制的高精度锁相环电路设计与实现[D]. 刘勇.电子科技大学 2018
[2]高性能小数分频模拟锁相环关键技术研究[D]. 姜灏.西安电子科技大学 2018
[3]面向综合的数控振荡器与全数字锁相环研究与设计[D]. 代睿.西安电子科技大学 2017
[4]全数字锁相环中的时间数字转换器研究与设计[D]. 刘晓露.复旦大学 2013
[5]应用于全数字锁相环中的时间数字转换器和计数器的研究与设计[D]. 纪伟伟.复旦大学 2013
本文编号：3697480
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 论文的主要工作和贡献
1.3 论文的组织结构
第二章 时间数字转换器概述
2.1 模拟时间数字转换器与全数字时间数字转换器对比分析
2.1.1 模拟时间数字转换器
2.1.2 全数字时间数字转换器概述
2.2 时间数字转换器的分类与基本原理
2.2.1 基于延迟线结构的TDC
2.2.2 pipeline型时间数字转换器
2.2.3 随机时间数字转换器
2.3 时间数字转换器的性能指标
2.3.1 分辨率与量化误差
2.3.2 线性度
2.3.3 PVT的影响
2.3.4 功耗
2.4 TDC在 ADPLL中的作用及影响
2.5 本章小结
第三章 近阈值电源电压时间放大器的设计
3.1 SR-Latch时间放大特性
3.2 基于SR-latch的时间放大器设计
3.3 增益可扩展的时间放大器设计
3.4 近阈值电源电压时间放大器版图设计
3.5 时间放大器后仿真
3.6 本章小结
第四章 近阈值电源电压时间数字转换器的设计
4.1 两级时间数字转换器(Two-Stage TDC)的分析设计
4.1.1 两级时间间隔测量设计
4.1.2 两级时间数字转换器系统实现
4.2 各模块电路设计与仿真
4.2.1 比较器设计
4.2.2 MUX电路
4.2.3 延迟单元设计
4.2.4 编码器电路设计
4.3 两级时间数字转换器仿真分析
4.3.1 各模块仿真结果分析
4.3.2 系统仿真结果分析
4.4 两级时间数字转换器版图设计
4.5 两级时间数字转换器后仿真
4.6 本章小结
第五章 近阈值电源电压数控振荡器的设计
5.1 近阈值电源电压数控振荡器的工作原理
5.1.1 数控振荡器的工作原理
5.1.2 应用于低电压DCO的几种技术
5.2 数控振荡器的整体实现
5.2.1 高精度数控振荡器的设计
5.3 数控振荡器版图设计
5.3.1 DCO版图设计
5.3.2 DCO后仿真
5.4 流片测试结果
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
硕士论文
[1]一种基于sigma-delta调制的高精度锁相环电路设计与实现[D]. 刘勇.电子科技大学 2018
[2]高性能小数分频模拟锁相环关键技术研究[D]. 姜灏.西安电子科技大学 2018
[3]面向综合的数控振荡器与全数字锁相环研究与设计[D]. 代睿.西安电子科技大学 2017
[4]全数字锁相环中的时间数字转换器研究与设计[D]. 刘晓露.复旦大学 2013
[5]应用于全数字锁相环中的时间数字转换器和计数器的研究与设计[D]. 纪伟伟.复旦大学 2013
本文编号：3697480
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3697480.html
