用于信息物理融合系统的模拟接口电路设计

发布时间：2022-01-06 10:54

　　信息物理融合系统可实现对大规模复杂系统和广域环境的实时感知,动态监控和及时反馈。因此,需要大量的传感器和嵌入控制器来实现系统的实时信号采集和精确控制。其中嵌入式控制器的核心模块包含了数字信号处理器,无线收发机和模拟接口电路。以模拟接口电路为例,其核心功能包含了对模拟、数字和射频信号等多种类型信号的处理,面临着大量的设计挑战。研究并设计低功耗、低成本、灵活和通用的模拟接口电路对信息物理融合系统的广泛应用具有重要意义。本论文的研究内容主要集中在这些接口电路的关键技术,并设计了关键模块。从低功耗、低成本、灵活性和通用性等设计考虑出发,本文具体的研究工作内容如下:（1）具有dB线性增益控制特征的大带宽可变增益放大器的研究和设计。本论文提出一种新型可变增益放大器的拓扑结构。所设计的可变增益放大器实现了大带宽和PVT鲁棒性,设计采用了电流复制技术,直接级联技术和温度补偿技术。基于所提出的拓扑结构,论文首先展示了采用电阻负载的可变增益放大器。测试结果表明,电阻负载的可变增益放大器的增益控制范围为41dB,dB线性误差为0.6dB,带宽为580MHz。为了减小PVT对可变增益放大器性能的影响,论文进一... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

CPS系统

基于电阻负载的可变增益放大器的测试板

浙江大学博士学位论文2具有DB线性特征的大带宽可变增益放大器研究与设计图2-33基于有源负载的可变增益放大器的测试板-0.14-0.12-0.10-0.08-0.06-0.04-0.020.00-40-30-20-1001020Gain(25)Gain(-20)Gain(80)dB-linearerror(25)dB-linearerror(-20)dB-linearerror(80)VCTL-VREF(V)Gain(dB)-1.0-0.50.00.51.0dBl-inearerror(dB)图2-34基于双极晶体管控制电路的VGA在-20C,25C和80C温度下的测试的dB线性增益调制曲线和dB线性增益误差明输出输出缓冲器的增益大小大约为-6dB。由于这个缓冲器是测试使用的，在实际使用中，该缓冲器不需要。在这个增益调制范围内，测量的最大dB线性增益误差是0.65dB，是增益范围的1.2%。图2-35展示了基于偏置在亚阈值区MOS控制电路的VGA在-20C,25C和80C温度下测试的dB线性增益调制曲线和dB线性增益误差。随着控制电压从-0.14V变化到0V，VGA的增益从-31dB变化到14dB。三级增益级VGA的实际增益范围从-25dB到20dB。在这个增益调制范围内，测量的最大dB线性增益误差是0.85dB，是增益范围的1.9%。图2-36显示了基于双极晶体管控制电路的VGA在不同控制电压下的频率响应。图2-37显示了基于偏置在亚阈值区MOS控制电路的VGA在不同控制电压下的频率响应。根据36

【参考文献】：
期刊论文
[1]信息物理融合系统研究综述[J]. 王中杰,谢璐璐.  自动化学报. 2011(10)
[2]一种0.2-mV 20-MHz 600-μW比较器[J]. 孙彤,李冬梅.  微电子学. 2007(02)

博士论文
[1]无线体域网中高性能前端芯片的优化设计与研究[D]. 杨小林.浙江大学 2019
[2]超低功耗16位逐次逼近式模数转换器的研究与实现[D]. 管锐.上海交通大学 2018

硕士论文
[1]90dB大动态范围可控AGC系统及其在雷达远程测量平台中的应用[D]. 张志刚.上海交通大学 2009
[2]低功耗逐次逼近模数转换器的研究与设计[D]. 孙彤.清华大学 2007



本文编号：3572321