發(fā)布時(shí)間：2017-11-01 04:30

  本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于寬帶無線通信系統(tǒng)中100MHz模擬基帶電路設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 寬帶通信 模擬基帶 可變增益放大器 低通濾波器 直流失調(diào)

【摘要】：移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展在很大程度上改善了我們的生活質(zhì)量,而帶寬的增加可以直接提高數(shù)據(jù)的傳輸速率,更好地滿足用戶對數(shù)據(jù)通信的要求,這在通信技術(shù)迅速發(fā)展的今天顯得尤為重要,因此寬帶無線通信技術(shù)正得到越來越多的研究。本文面向?qū)拵o線通信接收機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一款模擬基帶電路芯片,該模擬基帶電路可完成增益調(diào)節(jié)、帶外信號(hào)抑制和直流失調(diào)抵消。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能,該電路主要包括3大模塊,分別為寬帶的可變增益放大器(PGA)、高截止頻率的低通濾波器(LPF)以及直流失調(diào)消除(DCOC)電路。本文首先從零中頻接收機(jī)的基本架構(gòu)出發(fā),分析了模擬基帶電路在無線通信接收機(jī)中的作用,并詳細(xì)介紹了與之相關(guān)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。隨后,根據(jù)寬帶接收機(jī)的設(shè)計(jì)要求,考慮到級聯(lián)系統(tǒng)的噪聲和線性度特性,確定了模擬基帶電路的系統(tǒng)方案,并選擇合適的電路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的模塊。本次設(shè)計(jì)的可變增益放大器采用基于可編程源級電阻和負(fù)載的PGA,4級級聯(lián)完成60dB的增益調(diào)節(jié)范圍,其中前三級為增益粗調(diào)節(jié),最后一級為增益細(xì)調(diào)節(jié)。PGA采用一系列線性優(yōu)化技術(shù),并通過電阻比值的方式實(shí)現(xiàn)精確的增益值。零中頻接收機(jī)存在直流失調(diào)電壓,會(huì)影響電路的直流工作點(diǎn),本次設(shè)計(jì)采用模擬方式完成直流失調(diào)抵消,通過在PGA電路上增加低通負(fù)反饋的方式來實(shí)現(xiàn)�？紤]到功耗和版圖面積等因素,共采用兩路DCOC電路,每路DCOC對應(yīng)兩級PGA。低通濾波器采用Gm-C結(jié)構(gòu)提高截止頻率,以滿足寬帶的設(shè)計(jì)要求。濾波器原型為6階切比雪夫低通濾波器,通過犧牲帶內(nèi)平坦度獲得較大的帶外抑制。LPF的設(shè)計(jì)采用元件替代的思路,用有源電阻和有源電感分別代替相應(yīng)的無源元件。實(shí)際設(shè)計(jì)中,跨導(dǎo)單元的非理想特性會(huì)對濾波器性能產(chǎn)生一定影響,因此需要綜合考慮LPF性能指標(biāo),提出合理的跨導(dǎo)單元設(shè)計(jì)方案。本次設(shè)計(jì)采用TSMC130nmCMOS工藝完成,所有電路模塊均通過后仿真完成驗(yàn)證。模擬基帶電路可實(shí)現(xiàn)60dB的增益調(diào)節(jié)范圍,增益步進(jìn)1dB,帶寬100-200MHz可調(diào)節(jié),鄰帶抑制比38dB。最大增益檔位對應(yīng)噪聲系數(shù)19.2dB, IIP3為-43.1dBm。DCOC截止頻率1.2MHz,芯片在1.2V供電電壓下功耗32.2mW。根據(jù)后仿真結(jié)果可知,電路指標(biāo)滿足寬帶系統(tǒng)對模擬基帶電路的設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：寬帶通信 模擬基帶 可變增益放大器 低通濾波器 直流失調(diào)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN92;TN858
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 本文研究內(nèi)容9-10
• 1.3 論文組織架構(gòu)10-12
• 第2章 模擬基帶電路系統(tǒng)分析12-22
• 2.1 寬帶零中頻接收機(jī)簡述12-13
• 2.1.1 零中頻接收機(jī)12-13
• 2.1.2 寬帶接收機(jī)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)13
• 2.2 自動(dòng)增益控制電路(AGC)13-14
• 2.3 模擬基帶電路設(shè)計(jì)指標(biāo)14-18
• 2.3.1 噪聲系數(shù)14-15
• 2.3.2 線性度與動(dòng)態(tài)范圍15-17
• 2.3.3 失調(diào)與失配17
• 2.3.4 級聯(lián)系統(tǒng)的帶寬17-18
• 2.4 模擬基帶電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)18-20
• 2.5 本章小結(jié)20-22
• 第3章 可變增益放大器設(shè)計(jì)22-40
• 3.1 可變增益放大器概述22-25
• 3.1.1 吉爾伯特單元實(shí)現(xiàn)VGA22-23
• 3.1.2 基于反饋電阻的PGA23-24
• 3.1.3 電流模式PGA24
• 3.1.4 可變增益放大器設(shè)計(jì)要點(diǎn)24-25
• 3.2 可變增益放大器的具體設(shè)計(jì)25-35
• 3.2.1 基于可編程源級電阻和負(fù)載的PGA25-26
• 3.2.2 源級負(fù)反饋電阻26-27
• 3.2.3 超級源級跟隨器(SSF)27-29
• 3.2.4 PGA結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)29-32
• 3.2.5 PGA增益控制32-33
• 3.2.6 PGA的噪聲分析33-35
• 3.3 后仿真結(jié)果與分析35-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第4章 直流失調(diào)消除電路設(shè)計(jì)40-52
• 4.1 失調(diào)電壓的產(chǎn)生機(jī)制與消除的必要性40-42
• 4.2 直流失調(diào)消除電路的原理42-43
• 4.3 直流失調(diào)消除電路的具體設(shè)計(jì)43-46
• 4.3.1 低通濾波器的設(shè)計(jì)43-44
• 4.3.2 糾正電阻的設(shè)計(jì)44-45
• 4.3.3 跨導(dǎo)單元的設(shè)計(jì)45-46
• 4.4 直流失調(diào)消除電路的設(shè)計(jì)考慮46-50
• 4.4.1 DCOC級數(shù)的考慮46-48
• 4.4.2 最大可消除失調(diào)電壓的考慮48
• 4.4.3 DCOC噪聲考慮48-50
• 4.4.4 DCOC建立時(shí)間的考慮50
• 4.5 PGA+DCOC后仿真與測試驗(yàn)證方案50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 第5章 低通濾波器設(shè)計(jì)52-64
• 5.1 濾波器概述52-55
• 5.1.1 濾波器基本知識(shí)52-53
• 5.1.2 低通濾波器的性能參數(shù)53-54
• 5.1.3 常見的低通濾波器結(jié)構(gòu)54-55
• 5.2 Gm-C低通濾波器具體設(shè)計(jì)55-61
• 5.2.1 設(shè)計(jì)原理55-57
• 5.2.2 有源電感的非理想特性57-59
• 5.2.3 跨導(dǎo)單元的設(shè)計(jì)59-61
• 5.2.4 濾波器級聯(lián)的考慮61
• 5.3 后仿真結(jié)果與分析61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第6章 模擬基帶的版圖設(shè)計(jì)與測試方案64-74
• 6.1 版圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)64-66
• 6.1.1 版圖設(shè)計(jì)基本流程64
• 6.1.2 版圖匹配64-66
• 6.2 模擬基帶電路版圖設(shè)計(jì)與后仿真66-71
• 6.2.1 模擬基帶電路各模塊版圖設(shè)計(jì)66-68
• 6.2.2 模擬基帶電路整體版圖設(shè)計(jì)68-69
• 6.2.3 模擬基帶電路后仿真結(jié)果69-71
• 6.3 模擬基帶電路測試方案71-72
• 6.3.1 在片測試71-72
• 6.3.2 鍵合測試72
• 6.4 本章小結(jié)72-74
• 第7章 總結(jié)與展望74-76
• 7.1 總結(jié)74
• 7.2 展望74-76
• 致謝76-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 附件：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文84

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