本文關(guān)鍵詞：用于電力線通信的CMOS模擬前端集成電路關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：電力線通信(PLC)技術(shù)可通過傳輸電力的相同路線傳輸數(shù)據(jù),從而可為各種應(yīng)用提供低成本通信介質(zhì),該技術(shù)也可以用于同軸電纜、電話線等媒體來傳輸。PLC通過取消設(shè)備互聯(lián)所需的其他連線,不但可以大幅降低系統(tǒng)成本,減少構(gòu)建新的通信網(wǎng)絡(luò)的支出,提高可靠性,同時還可在其他聯(lián)網(wǎng)成本高昂的環(huán)境下實現(xiàn)高效通信。然而,電力線自身噪聲較大,需要高穩(wěn)健架構(gòu)確保數(shù)據(jù)可靠性。接收發(fā)送器(Transceiver)作為整個電力線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵接口模塊,隨著CMOS集成電路技術(shù)的發(fā)展,正受到越來越多的關(guān)注、研究和開發(fā)。電力線通信模擬前端收發(fā)器的第一級通常為低噪聲放大器(LNA),本文結(jié)合R-2R結(jié)構(gòu)電阻衰減器,以全差分差動放大器為核心模塊,設(shè)計了一款可變增益低噪聲放大器。基于SMIC 0.18um CMOS工藝的仿真結(jié)果顯示,其增益動態(tài)范圍為12dB,3dB帶寬大于100MHz,最大增益處輸入1dB壓縮點、輸入三階交調(diào)點分別為2.91dBm、12.91dBm,20MHz處的輸入?yún)⒖荚肼暈?.297 nV/ Hz~(1/2),在0V~3.3V的輸入共模電壓變化范圍內(nèi)第一級輸出共模電壓穩(wěn)定不變,3.3V供電電壓下的功耗為43mW。同樣,作為收發(fā)器中不可或缺的一個模塊,自動增益控制(AGC)系統(tǒng)的核心部分是可變增益放大器(VGA,Variable Gain Amplifier)。本文采用二進制權(quán)轉(zhuǎn)換和增益可配置技術(shù)設(shè)計了一個可編程增益放大器(PGA),其增益與工藝、溫度變化無關(guān),在保持較小增益誤差的同時將dB-線性增益范圍擴大一倍。采用SMIC 0.18um CMOS工藝進行仿真,仿真結(jié)果表明本文所設(shè)計的PGA的dB-線性增益動態(tài)范圍為42dB(-21dB~21dB),增益誤差小于±0.54dB,最大增益處的3dB帶寬為60MHz、噪聲系數(shù)小于15dB,輸入1dB壓縮點(P1dB)和輸入三階交調(diào)點(IIP3)的變化范圍分別是-9.2dBm~0dBm和-5dBm~17.4dBm,0~100℃的溫度變化范圍內(nèi)最大增益誤差不超過0.85dB,3.3V電源電壓下消耗的平均電流為2.1mA。
【關(guān)鍵詞】：電力線通信 模擬前端 低噪聲放大器 可編程增益放大器
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN913.6;TN431.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符號對照表12-13
• 縮略語對照表13-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 電力線通信16-18
• 1.1.1 電力線通信的基本概念和原理16
• 1.1.2 電力線通信的分類、優(yōu)勢和應(yīng)用領(lǐng)域16-18
• 1.2 用于電力線通信的CMOS模擬前端18-20
• 1.2.1 電力線信道的特點18-19
• 1.2.2 CMOS模擬前端概述19-20
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3.1 低噪聲放大器20-21
• 1.3.2 可變增益放大器21-23
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)23-24
• 第二章 噪聲理論與非線性失真24-40
• 2.1 噪聲理論24-34
• 2.1.1 噪聲的數(shù)學(xué)表達24-25
• 2.1.2 電路中的噪聲類型和特點25-31
• 2.1.3 噪聲在電路中的表示31-34
• 2.2 非線性失真34-38
• 2.2.1 非線性特性34-35
• 2.2.2 非線性失真對電路的影響35-37
• 2.2.3 多級非線性級聯(lián)特性37-38
• 2.3 本章小結(jié)38-40
• 第三章 低噪聲放大器40-66
• 3.1 低噪聲放大器常見結(jié)構(gòu)和原理40-48
• 3.1.1 輸入端并聯(lián)電阻的共源放大器結(jié)構(gòu)40-41
• 3.1.2 共柵放大器結(jié)構(gòu)41-42
• 3.1.3 并聯(lián)—串聯(lián)反饋放大器結(jié)構(gòu)42-45
• 3.1.4 源簡并電感型共源放大器結(jié)構(gòu)45-46
• 3.1.5 噪聲抵消結(jié)構(gòu)46-48
• 3.2 可變增益低噪聲放大器的設(shè)計48-60
• 3.2.1 電阻衰減器48-50
• 3.2.2 全差分差動低噪聲放大器的設(shè)計50-59
• 3.2.3 完整的可變增益低噪聲放大器59-60
• 3.3 仿真及仿真結(jié)果分析60-65
• 3.4 本章小結(jié)65-66
• 第四章 可變增益放大器66-90
• 4.1 自動增益控制環(huán)路基礎(chǔ)66-71
• 4.1.2 AGC環(huán)路穩(wěn)定時間67-69
• 4.1.3 檢測器69
• 4.1.4 環(huán)路濾波器69-71
• 4.2 VGA常見結(jié)構(gòu)和原理71-76
• 4.2.1 閉環(huán)結(jié)構(gòu)的VGA71-72
• 4.2.2 基于負載可變的VGA72-73
• 4.2.3 基于跨導(dǎo)可變的VGA73-76
• 4.3 基于CMOS工藝的指數(shù)函數(shù)實現(xiàn)方法76-78
• 4.3.1 寄生三極管技術(shù)76
• 4.3.2 弱反型區(qū)的MOS管技術(shù)76
• 4.3.3 CMOS偽指數(shù)函數(shù)76-78
• 4.4 二進制權(quán)可配置可編程增益放大器的設(shè)計78-85
• 4.4.1 二進制權(quán)指數(shù)增益控制模塊的設(shè)計78-82
• 4.4.2 增益可配置設(shè)計82-85
• 4.5 仿真及仿真結(jié)果分析85-89
• 4.6 本章小結(jié)89-90
• 第五章 總結(jié)與展望90-92
• 5.1 總結(jié)90
• 5.2 展望90-92
• 參考文獻92-96
• 致謝96-98
• 作者簡介98-99

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