射頻芯片中模擬基帶電路的研究

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1、摘要射頻芯片中模擬基帶電路的研究學(xué)科專業(yè):微電子與固體電子學(xué)研究生:楊利君指導(dǎo)教師:陳治明教授石寅研究員答辯日期:簽名:簽名:簽名:構(gòu)錄l忍摘要無線寬帶射頻芯片是限制無線通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,尤其是隨著器件工藝的發(fā)展,晶體管的尺寸越來越小,進(jìn)而伴隨著電源電壓也越來越低,還有消費(fèi)者對于電子產(chǎn)品功耗低、性能高、持續(xù)時間長、體積小等的要求,對射頻芯片的設(shè)計提出了更新更高的要求。因此,研發(fā)低功耗、高性能的射頻芯片是國內(nèi)外電子設(shè)計者的首要任務(wù)。本論文深入研究了低電壓下基于直接變頻結(jié)構(gòu),應(yīng)用于無線射頻芯片中幾個關(guān)鍵的模擬基帶電路的解決方案,主要電路包括:低通濾波器、可變增益放大器、直流失調(diào)電路和電池電子設(shè)備

2、不可或缺的模塊.低壓降線性調(diào)節(jié)器。針對這些模塊提出了相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)的解決方法并通過流片和芯片測試驗(yàn)證了相關(guān)理論和設(shè)計方法。論文的主要內(nèi)容如下:1.設(shè)計了三款應(yīng)用于無線局域網(wǎng)發(fā)射機(jī)的跨導(dǎo).電容低通濾波器。濾波器分別采用跨導(dǎo)線性化技術(shù)、雙跨導(dǎo)抵消消除非線性技術(shù)和跨導(dǎo)線性環(huán)技術(shù),并帶有相應(yīng)的自動頻率調(diào)諧電路,在低電壓下,三款濾波器消耗電流分別為3.36mA、3.8mA、3.76mA,線性度測試結(jié)果分別為9.5dBm、8.4dBm、13.46dBm,頻率校正后濾波器的截止頻率誤差限制在3%以內(nèi)。2.設(shè)計了兩種基帶可變增益放大器:連續(xù)可變增益放大器和離散可變增益放大器。連續(xù)可變增益放大器基于O.35pro

3、SiGe—BiCMOS工藝,采用一種新穎的與電流無關(guān)的跨導(dǎo)的可變增益放大器結(jié)構(gòu),使得增益為3dB時線性度提高到30.5dBv,電流損耗為13mA,電源電壓為3.3V。并詳細(xì)的分析了溫度補(bǔ)償和對數(shù)域線性補(bǔ)償原理,溫度補(bǔ)償和對數(shù)域增益線性補(bǔ)償電路在00C到1000C的溫度變化范圍內(nèi),增益線性偏差低于±0.5dB,其可變增益范圍為16dB(.10dB~6dB)。離散可變增益放大器采用基于運(yùn)放的閉環(huán)結(jié)構(gòu)提供?9dB7dB的增益變化,單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)雙端轉(zhuǎn)單端功能,結(jié)構(gòu)簡單,在1.2V電源電壓下僅消耗0.3mA的電流,線性度高達(dá)32.5dBm。3.針對直接變頻結(jié)構(gòu)的固有的直流失調(diào)問題,設(shè)計了一種新穎的直流失調(diào)

4、消除(DCOC)電路。該電路采用混合信號消除直流失調(diào)的方式,避免了傳統(tǒng)模擬直流失調(diào)系統(tǒng)環(huán)路中環(huán)路響應(yīng)速度與高通帶寬之間的折中問題,建立時間小于200I

5、ts,實(shí)測差分剩余直流誤差小于38mV。由1.2V電源供電時僅消耗196pA電西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文流。4.設(shè)計了兩種電池供電芯片系統(tǒng)關(guān)鍵電路模塊一低壓將線性調(diào)節(jié)器(LDO)。它們分別采用超級源跟隨器和低輸出阻抗兩種不同的緩沖放大器(buffer)結(jié)構(gòu)和補(bǔ)償方法,來確保環(huán)路負(fù)載電流范圍內(nèi)相位裕度都大于40deg,并提出一種新穎的過流保護(hù)和過熱保護(hù)電路,過流保護(hù)電路將LDO的負(fù)載電流限制在150mA,過熱保護(hù)電路使LDO在溫度超過145。C時關(guān)

6、斷,溫度低于125。C時打開。關(guān)鍵詞:直接變頻結(jié)構(gòu),低通濾波器,可變增益放大器,直流誤差消除電路,低壓將線性調(diào)節(jié)器AbstractRESEARCHONANALoGBASEBANDFORRFCHIPAPPLICATlONMajor:MicroelectronicsandSolidStateElectronicsCandidate:Supervisor:Date:LijunYangSignature:一一——Prof.ZhimingChenProf.YinShi‰廣縱Thedevelopmentofthewirelesscommunicationtechnologyislimitedbythede

7、velopmentofthewirelesswidebandradiofrequency(RF)system.Withthescalingdownofthedevicefeaturesizeofthemodemtechnology,theICsupplyvoltagegetslower.Therequirementoflowpower,longstandbytimeandsmallpackagesizeimposesstrictspecificationsonRFICdesign.Thedevelopmentoflowpower,widebandwirelessRFICbecomethemos

8、tchallengingtaskfortheICdesigners.ThisthesisproposedanalogbasebandICsolutionsforlowpower,lowvoltagedirectconversionarchitectureofwirelessRFsystemapplications.Novelcircuitdesigntechnologieshavebeenappl

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