本文關(guān)鍵詞：射頻鎖相環(huán)中鑒頻鑒相器和電荷泵的設(shè)計(jì)

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【摘要】：伴隨著數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)展,無(wú)線數(shù)字音頻技術(shù)逐漸成為第三代廣播技術(shù),同時(shí)人們對(duì)于能夠提供CD質(zhì)量的音頻和其它類型的多媒體需求日益增加,另外針對(duì)L波段的無(wú)線通信設(shè)備應(yīng)用也日益廣泛,而射頻收發(fā)機(jī)為無(wú)線系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵。隨著CMOS工藝技術(shù)的不斷更替,以其成本低,靜態(tài)功耗小等優(yōu)點(diǎn)使得以該工藝實(shí)現(xiàn)高速射頻收發(fā)機(jī)集成電路成為發(fā)展趨勢(shì)。在射頻接收架構(gòu)中,鎖相環(huán)(PLL, Phase-Locked Loop)類型的頻率綜合器以提供本振信號(hào)成為不可或缺的電路,決定著接收機(jī)的接收信號(hào)質(zhì)量。而作為PLL的關(guān)鍵模塊,鑒頻鑒相器(PFD, Phase-and-Frequency Detector)和電荷泵(CP, Charge Pump)的性能成為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本文針對(duì)L波段多模無(wú)線通信和無(wú)線數(shù)字廣播通信中PLL的要求分別研究設(shè)計(jì)了PFD和CP電路。首先根據(jù)L波段無(wú)線通信系統(tǒng)指標(biāo)要求,采用三階環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)環(huán)路帶寬為100-200kHz,相位裕度大于50°,鎖定時(shí)間小于40μs的系統(tǒng)參數(shù)。接著采用基于TSPC-D觸發(fā)器設(shè)計(jì)線性PFD電路,該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)稱性好,加入延時(shí)控制單元用于鑒相死區(qū)和盲區(qū)的折中,而根據(jù)CP指標(biāo),采用電流舵開(kāi)關(guān)提高速度,同時(shí)為了配合壓控振蕩器的增益以穩(wěn)定環(huán)路帶寬而采用四路電流充放電模式,電流范圍100～400μA。然后針對(duì)無(wú)線數(shù)字廣播通信系統(tǒng)的CP指標(biāo),采用雙鉗位放大器提高電流的平坦度,另外加入單位增益放大器、電流補(bǔ)償電路等改善電荷泵性能。最后基于0.18-μm CMOS工藝對(duì)數(shù)字廣播系統(tǒng)的PFD和CP模塊進(jìn)行流片驗(yàn)證,測(cè)試結(jié)果表明：在1.8V電源電壓條件下,PFD邏輯功能正確,無(wú)死區(qū),鑒相范圍為[-1.90π,1.90π],CP輸出電流為48.3μA,在電流失配比小于1%條件下,輸出電壓范圍為0.30～1.60V,并且電流變化小于2%,芯片功耗為1.8～2.8mW。作為無(wú)線通信系統(tǒng)方向的一個(gè)全新熱點(diǎn),設(shè)計(jì)用于無(wú)線數(shù)字廣播和L波段多模無(wú)線通信接收機(jī)中的PFD和CP電路具有重要的工程價(jià)值與廣闊的市場(chǎng)前景。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN763;TN911.8

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本文編號(hào)：1246470