3.2GHz带宽可线性调节的锁相环研究与设计

发布时间：2017-10-18 06:15

  本文关键词：3.2GHz带宽可线性调节的锁相环研究与设计

  更多相关文章： 超宽带 OTA-C 滤波器 锁相环

【摘要】：超宽带(UWB)在近几年的近距离高速数据传输中,以其具有高传输速率、低功耗、低成本等优势,成为通信行业的研究重点,有望成为下一代短距离无线传输技术。而锁相环在超宽带技术发展中占有重要地位,它主要提供稳定精确的时钟信号给超宽带系统。全集成连续时间模拟滤波器采用跨导放大器-电容(OTA-C)的结构,相较于其他类型滤波器具有工作频率高、调节方便、优良的电控能力等特点,成为一个重要的滤波器研究方向。本文利用OTA的跨导值可由外部控制信号线性调节的特点,提出了一种新型的OTA-C滤波器电路,将其应用于锁相环中,设计了一款新型环路带宽可线性调节的锁相环芯片。本设计新型锁相环可以根据锁相环不同的输出频率来线性改变滤波器的性能参数,使得锁相环输出信号的相位噪声最优。而相对于传统的滤波器而言,本设计中的OTA-C滤波器具有更好的调节精度,更小的芯片面积。整个设计包括压控振荡器、鉴频鉴相器、OTA-C滤波器、分频器等模块。其中OTA-C滤波器由4个跨导运算放大器组成,能够滤除鉴频鉴相器输出的相位误差信号中的高频分量,得到低频、稳定的输出电压给压控振荡器,通过环路负反馈的机制,得到频率稳定的输出信号。本课题采用0.18μm标准CMOS工艺对所设计的锁相环电路进行仿真验证,仿真结果表明,锁相环输出信号的范围达到3GHz~3.6GHz,环路带宽为100KHz~900KHz线性可调。整个锁相环芯片的核心面积为0.63mm*0.84mm,功耗为10.2mW,其中OTA-C滤波器的功耗为260μW,核心面积为70μm*139μm。
【关键词】：超宽带 OTA-C 滤波器 锁相环
【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】：TN911.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 UWB信号定义9-10
• 1.1.2 UWB系统的特点10-11
• 1.2 研究意义11
• 1.3 研究现状11-13
• 1.4 研究内容13
• 1.5 论文内容安排13-15
• 第二章 超宽带相关接收机锁相环的原理及系统分析15-31
• 2.1 超宽带相关接收机的原理15-16
• 2.2 接收机中锁相环的原理和关键参数16-21
• 2.2.1 相位噪声17-19
• 2.2.2 时钟抖动19-20
• 2.2.3 锁定时间20
• 2.2.4 杂散20-21
• 2.3 锁相环的系统函数分析及系统参数计算21-26
• 2.4 锁相环的相位噪声分析26-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 可线性调节的CMOS跨导运算放大器设计31-44
• 3.1 CMOS跨导运算放大器原理31-33
• 3.2 提高跨导运算放大器线性度的方法33-38
• 3.2.1 源极电压衰减反馈33-35
• 3.2.2 源极电流负反馈电路35-36
• 3.2.3 辅助源耦对结构36
• 3.2.4 线性输入管结构36-38
• 3.3 可线性调节的跨导运算放大器设计及仿真结果38-43
• 3.3.1 电路设计38-39
• 3.3.2 仿真结果39-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 基于跨导运算放大器滤波器的锁相环模块设计44-58
• 4.1 基于OTA-C的滤波器的电路设计与仿真44-48
• 4.2 锁相环其他子模块的电路设计和仿真48-57
• 4.2.1 鉴频鉴相器 (PFD)48-50
• 4.2.2 电平移位器50-51
• 4.2.3 压控振荡器(VCO)51-54
• 4.2.4 分频器54-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 锁相环整体设计及后仿真结果58-63
• 5.1 基于跨导放大器滤波器锁相环电路的整体设计结果58-59
• 5.2 锁相环整体电路后仿真结果59-62
• 5.3 本章小结62-63
• 总结与展望63-64
• 总结63
• 展望63-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果69-70
• 致谢70-71
• 附件71

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本文编号：1053387