双模低功耗注入锁定分频器的研究与设计

发布时间：2023-04-10 22:07

　　分频器广泛应用于各种电子系统中,如带有前置分频器的锁相环系统、产生各种频率信号的频率综合器、本振源发生器和时钟恢复电路等。这些电子模块可产生设备所需的各种本地振荡信号和信号处理所需的各种频率信号,广泛应用在计算机、通信、雷达、医疗、智慧家居等军事领域和国民的日常生活中。本文提出了一种基于注入锁定技术的双模分频器。首先介绍了频率牵引效应,在注入锁定技术的理论基础上对注入锁定分频器的理论及其关键性能参数进行总结,为本文提供理论支撑。然后介绍了常见的注入锁定分频器的电路结构及其特点,为电路设计实现提供设计思路。最后,在理论和电路的指导下完成本设计,为后续注入锁定分频器的发展提供了技术参考。本文的设计优势及创新点主要体现在以下几个方面:首先,采用衬底偏置结构降低晶体管的阈值电压,实现了低电压工作。同时采用电流复用形式的振荡器,与传统类型振荡器相比功耗至少降低一半。其次,采用双管注入且直接注入的注入方式,双管注入结构可以在信号反向注入时提供振荡信号的二次谐波,实现三分频;在信号同相注入时实现二分频,且双注入可以增强注入效率并扩大分频器的工作范围。最后,为了克服注入锁定技术固有的锁定范围窄的缺点,...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 分频器的种类及其优势
        1.2.1 数字分频器
        1.2.2 模拟分频器
    1.3 注入锁定分频器的研究现状及发展趋势
    1.4 本文主要工作及架构
    1.5 本章小结
第2章 注入锁定分频器的理论模型及关键性能参数指标
    2.1 频率牵引效应
    2.2 注入锁定技术的频域模型
        2.2.1 早期理论RobertAlder模型
        2.2.2 统一模型
        2.2.3 相位推导模型
        2.2.4 基于PPV的相位宏模型
        2.2.5 基于缓慢变化幅度和相位的非线性模型
    2.3 注入锁定技术的时域模型
    2.4 ILFD关键性能指标
        2.4.1 奇偶分频机理
        2.4.2 锁定范围
        2.4.3 相位噪声
        2.4.4 注入效率
        2.4.5 功耗
        2.4.6 FOM指标
    2.5 注入锁定分频器设计的参考意见
    2.6 本章小结
第3章 注入锁定分频器的常用结构
    3.1 尾电流源注入二分频电路
    3.2 单端直接注入二分频电路
    3.3 双端直接注入二分频电路
    3.4 多模分频电路
        3.4.1 双模ILFD电路
        3.4.2 分频系数可变ILFD电路
    3.5 本章小结
第4章 一种双模低功耗注入锁定分频器的电路设计
    4.1 电路设计
        4.1.1 电路原理
        4.1.2 双模分频结构
        4.1.3 电流复用结构
        4.1.4 衬底偏置技术
        4.1.5 电容调谐阵列
    4.2 电路仿真
        4.2.1 电路元器件的选择与仿真设置
        4.2.2 锁定过程验证
        4.2.3 功能仿真
        4.2.4 性能仿真
    4.3 本章小结
第5章 版图设计及后仿真性能比较
    5.1 版图设计
        5.1.1 设计规则
        5.1.2 版图实现及寄生提取
    5.2 后仿真验证
        5.2.1 后仿真设计及仿真结果
        5.2.2 性能比较
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3788814