宽动态范围高精度程控增益放大器的研究与设计

发布时间：2017-06-11 03:04

  本文关键词：宽动态范围高精度程控增益放大器的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信技术的飞速发展,现代的无线通信系统需要兼容不同的收发频段和不同的调制解调模式,所以多频多模无线接收机越来越受到研究者的重视。出于基站建设成本,以及对不同应用场合通信速率、通信质量、信息交互可靠性等多方面的考虑,以零中频接收机为典型结构的多频多模接收机正成为无线通信系统研究中的热点和重点,而程控增益放大器(PGA)作为零中频接收机基带电路中的关键模块,对整个无线接收系统的动态范围,接收灵敏度等关键性能都起着重要的作用。针对零中频接收机的应用特点,本文设计了一款高性能的宽动态范围高精度程控增益放大器芯片,芯片主要包括程控增益放大器核心模块,数字译码电路,以及直流偏移消除环路模块。本文提出了以新型CCⅡ单元为核心的电流模仪表放大器结构,和基于新型可编程电流镜的高精度混合增益调节方式来设计程控增益放大器核心模块,通过提高电流模仪表放大器结构的电流传输系数增大电路增益带宽积及提高增益稳定性,通过恒电流密度偏置的可编程电流镜与程控电阻比值阵列的混合增益调节方式进一步提高程控增益精度,减少程控开关数量,简化译码电路,降低整体程控增益放大器电路的复杂度,提高系统的稳定性,实现宽动态范围内对增益的精确控制。本文采用0.18μm CMOS工艺,完成了对程控增益放大器的前端电路设计和后端物理版图的设计与仿真验证。系统芯片面积为727μm*717.6μm,在1.8V电源电压供电下功耗为3.22m W,增益动态范围为0~63dB,步进增益为1dB,增益误差小于±0.2dB,-3dB带宽最小为27.85MHz,输入等效噪声在32dB增益级5MHz处为10.05 nV/(?),输入三阶交调点为-6.75~5.05dBm。该程控增益放大器芯片可配合零中频无线接收机数字基带部分实现对变频后零中频信号的数字程控增益放大。
【关键词】：程控增益放大器 宽动态范围 高精度 零中频接收机
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN722;TN858
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 研究现状12-15
• 1.3 论文研究内容及组织结构15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 PGA关键参数及系统方案设计17-27
• 2.1 程控增益放大器在零中频接收机中的应用17-18
• 2.2 程控增益放大器主要性能参数及指标确定18-24
• 2.2.1 增益动态范围18-19
• 2.2.2 增益精度19-20
• 2.2.3 其它性能参数20-23
• 2.2.4 关键指标23-24
• 2.3 传统程控增益放大器结构与性能对比24-25
• 2.4 宽动态范围高精度程控增益放大器方案设计25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 宽动态范围高精度PGA电路设计及仿真27-46
• 3.1 增益动态范围扩展技术研究27-34
• 3.1.1 增益动态范围制约因素分析27-28
• 3.1.2 电流模技术分析28-30
• 3.1.3 基于新型CCⅡ单元的CMIA电路30-34
• 3.2 精确增益控制技术研究34-37
• 3.2.1 精确增益控制制约因素分析34-35
• 3.2.2 基于可编程电流镜与比例电阻的混合增益调节方式35-37
• 3.3 程控增益放大器总体电路设计37-43
• 3.3.1 程控增益放大器核心模块电路设计37-39
• 3.3.2 译码电路设计39-40
• 3.3.3 直流偏移消除模块电路设计40-42
• 3.3.4 程控增益放大器其它模块的设计42-43
• 3.4 程控增益放大器电路仿真结果43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 宽动态范围高精度PGA版图设计及后仿真46-52
• 4.1 程控增益放大器电路版图设计46-47
• 4.2 程控增益放大器电路后仿真47-51
• 4.3 本章小结51-52
• 总结与展望52-53
• 总结52
• 展望52-53
• 参考文献53-58
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果58-59
• 致谢59-60
• 附件60

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