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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