UHF频段无线接收BiCMOS芯片的锁相环电路实现
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随着通信技术的发展,UHF频段(290MHz-500MHz)的ASK接收芯片目前广泛应用于家庭保安、自动化控制系统、汽车门禁系统等领域。锁相环作为该芯片中的核心部分具有非常重大的研究意义。因此,本文从应用于UHF频段(290MHz-500MHz)的ASK接收芯片中的锁相环研究为出发点,根据ASK接收机对锁相环频率综合器的性能要求,进行了Simulink建模分析,并设计了鉴频鉴相器、电荷泵、压控振荡器以及分频器等模块电路。 在广泛文献调研的基础上,本文进行了如下独创性的工作: 1) 本文设计了基本消除“死区”的鉴频鉴相器与电荷泵电路。其中,在D触发器的设计上,通过将置位电路与锁存电路共用一个电流源的方法,在功耗上有了很大的改善;同时,用MOS有源负载替换原来的电阻大大减小了芯片的面积。 2) 在分频器的设计上,通过改进第一级二分频单元的结构,改善了分频器的速度、频率特性。此外,采用层叠结构的四分频电路,减小了整个分频器电路的功耗。 3) 在压控振荡器的设计中,对变容二极管进行了VerilogA建模,并成功地利用该模型对压控振荡器进行了Spectre仿真。 4) 利用Cadence的Spectre软件进行了整体电路的仿真,并根据模数混合电路的特点对整个锁相环电路进行了版图设计。整个芯片采用了AMS的0.8um的2P2M Mixed-Signal BiCMOS工艺进行流片。 最后,通过对ASK接收芯片的测试表明,本文设计的锁相环电路锁定在434MHz时的功耗达到2.3mA(电源电压为5V),相位噪声为-98dBc/Hz@100kHz,完全符合UHF频段(290MHz-500MHz)的ASK接收芯片的要求。
摘要 | 第6-7页 |
Abstract | 第7页 |
目录 | 第8-10页 |
第一章 绪论 | 第10-15页 |
1.1 研究背景和立题意义 | 第10-11页 |
1.2 国内外研究现状 | 第11-12页 |
1.3 UHF频段 ASK接收机简介 | 第12-14页 |
1.4 论文组织结构 | 第14-15页 |
第二章 锁相环基本原理 | 第15-31页 |
2.1 锁相环工作原理 | 第15-21页 |
2.2 电荷泵锁相环 | 第21-27页 |
2.3 噪声分析 | 第27-30页 |
2.4 小结 | 第30-31页 |
第三章 锁相环电路设计与优化 | 第31-55页 |
3.1 环路滤波器与环路参数设计 | 第31-38页 |
3.2 鉴频鉴相器与电荷泵电路 | 第38-47页 |
3.3 整数分频器电路设计 | 第47-54页 |
3.4 小结 | 第54-55页 |
第四章 压控振荡器设计 | 第55-70页 |
4.1 压控振荡器的数学模型与设计指标 | 第55-56页 |
4.2 环形压控振荡器 | 第56-60页 |
4.3 LC压控振荡器 | 第60-63页 |
4.4 两种压控振荡器的比较 | 第63-66页 |
4.5 变容二极管 VerilogA建模 | 第66-69页 |
4.5 小结 | 第69-70页 |
第五章 仿真、版图设计与测试 | 第70-81页 |
5.1 整体电路仿真 | 第70-71页 |
5.2 流片工艺简介 | 第71-74页 |
5.3 版图设计 | 第74-77页 |
5.4 芯片测试 | 第77-80页 |
5.5 小结 | 第80-81页 |
第六章 总结与展望 | 第81-84页 |
6.1 论文总结 | 第81-82页 |
6.2 展望 | 第82-84页 |
攻读硕士学位期间发表论文 | 第84-85页 |
参考文献 | 第85-89页 |
致谢 | 第89页 |
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