無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)是由大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成,并通過無線通信方式形成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò),它可以監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的物理或環(huán)境信息。如何提高能量利用效率是當(dāng)前WSN應(yīng)用的主要研究問題。隨著集成電路工藝的發(fā)展,WSN大部分能量消耗集中在射頻收發(fā)芯片。低通濾波器和復(fù)數(shù)帶通濾波器作為射頻收發(fā)芯片中重要的模塊,降低濾波器的功耗對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有重大的意義。本文采用0.18μm CMOS工藝分析和設(shè)計(jì)了一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中射頻收發(fā)芯片的低電源電壓低功耗的模擬低通濾波器和復(fù)數(shù)帶通濾波器。低通濾波器結(jié)構(gòu)為四階巴特沃斯Gm-C濾波器,采用低功耗二階Gm-C濾波器單元級(jí)聯(lián)而成,其偏置電路提供正溫度系數(shù)的偏置電流,使濾波器的跨導(dǎo)在溫度變化時(shí)保持穩(wěn)定。復(fù)數(shù)帶通濾波器采用四階Gm-C濾波器結(jié)構(gòu)。頻率搬移跨導(dǎo)采用全差分的結(jié)構(gòu),并使用工作在線性區(qū)MOS管作為源級(jí)退化電阻來拓寬跨導(dǎo)的線性范圍。另外,本文采用自動(dòng)頻率調(diào)諧電路來消除溫度和工藝角對(duì)復(fù)數(shù)帶通濾波器幅頻特性的影響,使濾波器的幅頻特性在-50～80℃的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。低通濾波器測(cè)試結(jié)果顯示,它的工作電流為5...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 濾波器發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)指標(biāo)
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
第2章 濾波器基礎(chǔ)知識(shí)
    2.1 信號(hào)的時(shí)域與頻域
    2.2 濾波器的分類
        2.2.1 有源濾波器和無源濾波器
        2.2.2 采樣數(shù)據(jù)濾波器
        2.2.3 連續(xù)時(shí)間濾波器
    2.3 濾波器的衡量指標(biāo)參數(shù)
    2.4 濾波器的逼近方式
        2.4.1 巴特沃斯濾波器
        2.4.2 切比雪夫?yàn)V波器
        2.4.3 橢圓濾波器
        2.4.4 貝塞爾濾波器
    2.5 本章小結(jié)
第3章 低電壓低功耗低通濾波器的設(shè)計(jì)
    3.1 濾波器理論計(jì)算
    3.2 濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.1 有源RC結(jié)構(gòu)一
        3.2.2 有源RC結(jié)構(gòu)二
        3.2.3 Gm-C結(jié)構(gòu)一
        3.2.4 Gm-C結(jié)構(gòu)二
        3.2.5 四種結(jié)構(gòu)對(duì)比
    3.3 低功耗低通濾波器的電路設(shè)計(jì)
        3.3.1 四階低通濾波器設(shè)計(jì)
        3.3.2 偏置電路的設(shè)計(jì)
        3.3.3 輸出緩沖器的設(shè)計(jì)
    3.4 低通濾波器的前仿真
    3.5 低通濾波器版圖設(shè)計(jì)和后仿真
        3.5.1 版圖設(shè)計(jì)規(guī)則
        3.5.2 CMOS工藝中常規(guī)問題
        3.5.3 低通濾波器版圖
        3.5.4 低通濾波器后仿真
    3.6 低通濾波器芯片測(cè)試
        3.6.1 低通濾波器芯片引腳說明
        3.6.2 測(cè)試儀器
        3.6.3 直流電位與功耗測(cè)試
        3.6.4 幅頻特性與瞬態(tài)測(cè)試
        3.6.5 低通濾波器測(cè)試結(jié)果總結(jié)
    3.7 本章小結(jié)
第4章 低電壓低功耗復(fù)數(shù)帶通濾波器的設(shè)計(jì)
    4.1 復(fù)數(shù)帶通濾波器的設(shè)計(jì)
        4.1.1 低通到復(fù)數(shù)帶通的轉(zhuǎn)換原理
        4.1.2 復(fù)數(shù)帶通濾波器的電路設(shè)計(jì)
        4.1.3 頻率搬移跨導(dǎo)的設(shè)計(jì)
    4.2 自動(dòng)調(diào)諧電路的設(shè)計(jì)
        4.2.1 自動(dòng)調(diào)諧原理
        4.2.2 壓控振蕩器的設(shè)計(jì)
        4.2.3 調(diào)諧電路仿真
    4.3 復(fù)數(shù)帶通濾波器的前仿真
    4.4 復(fù)數(shù)帶通濾波器的版圖設(shè)計(jì)和后仿真
        4.4.1 復(fù)數(shù)帶通濾波器的版圖設(shè)計(jì)和后仿真
        4.4.2 復(fù)數(shù)帶通濾波器的后仿真
    4.5 復(fù)數(shù)帶通濾波器芯片測(cè)試
        4.5.1 復(fù)數(shù)帶通濾波器芯片引腳說明和測(cè)試所用儀器
        4.5.2 數(shù)字調(diào)諧電路測(cè)試
        4.5.3 直流電位與功耗測(cè)試
        4.5.4 描點(diǎn)法繪制幅頻特性
        4.5.5 復(fù)數(shù)帶通濾波器測(cè)試結(jié)果總結(jié)
    4.6 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)和展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3917024