本文關(guān)鍵詞：基于CMOS的線性鎖相環(huán)研究與設(shè)計

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【摘要】：近年來集成電路制造工藝的進步,推動了無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展。無線通信系統(tǒng)由三部分電路組成:射頻收發(fā)鏈路、信號處理后端和用戶端接口,其中射頻收發(fā)鏈路是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵,其性能好壞對整個系統(tǒng)的性能有至關(guān)重要的影響,實現(xiàn)全集成、多制式、低成本的無線收發(fā)器已成必然趨勢。而鎖相環(huán)作為接收鏈路和發(fā)射鏈路共同的一部分,也是整個射頻收發(fā)鏈路中最為關(guān)鍵的一部分,是無線收發(fā)器的核心電路,其性能好壞影響了接收鏈路和發(fā)射鏈路的性能好壞,是決定收發(fā)器性能好壞的關(guān)鍵因素,但也同時是實現(xiàn)全集成無線收發(fā)器的主要難點。本文首先介紹了鎖相環(huán)在數(shù)字系統(tǒng)、模擬信號調(diào)制解調(diào)和射頻收發(fā)鏈路中的應(yīng)用,重點介紹鎖相環(huán)在頻率綜合器中的應(yīng)用。接著針對Σ-Δ小數(shù)頻率合成器常用的電荷泵鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)進行分析,介紹了鎖相環(huán)基本工作原理,分析和比較了電荷泵鎖相環(huán)中的各個常用模塊,并且針對存在的一些問題進行了討論,提出了常用的解決辦法。然后對電荷泵鎖相環(huán)進行了環(huán)路分析,并分析了壓控振蕩器的非線性粗調(diào)諧特性對鎖相環(huán)性能的影響。針對鎖相環(huán)存在的非線性的問題,基于鎖相環(huán)環(huán)路各個模塊電路,將確定電路之后的參數(shù)加入環(huán)路分析之中,獲取對壓控振蕩器粗調(diào)諧特性線性度的要求。針對壓控振蕩器的非線性粗調(diào)諧特性的問題,本文提出了一種新型電容陣列結(jié)構(gòu)的線性粗調(diào)諧壓控振蕩器。不同于傳統(tǒng)壓控振蕩器,該壓控振蕩器只有一組MOS電容,通過四路數(shù)字信號控制電阻陣列和電流源陣列得到一組偏置直流電壓,構(gòu)成等效電容陣列進行粗調(diào)諧,一路模擬控制電壓通過電流疊加的方式疊加在MOS變?nèi)莨艿目刂齐妷盒盘柹?進行精細調(diào)諧。電阻陣列控制不同數(shù)字信號下的調(diào)諧增益KVCO,和電流源陣列共同產(chǎn)生直流偏置電壓控制步進頻率,可以靈活精確設(shè)置不同數(shù)字信號控制下的電容值大小,以取得線性的粗調(diào)諧特性。仿真結(jié)果顯示該壓控振蕩器在不同數(shù)字控制信號下的調(diào)諧特性幾乎相同,相比于傳統(tǒng)二進制電容陣列擁有更好的粗調(diào)諧特性。在此基礎(chǔ)上,采用CSMC 0.18μm的CMOS六層金屬工藝對鎖相環(huán)電路進行設(shè)計與仿真,完成了5.8GHz單片集成鎖相環(huán)的設(shè)計,并對電感電容壓控振蕩器進行了流片。
【關(guān)鍵詞】：CMOS 鎖相環(huán) 壓控振蕩器 線性化 電容陣列
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN859;TN402
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究背景12-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及主要創(chuàng)新點14-15
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排15-16
• 第二章 鎖相環(huán)的應(yīng)用16-23
• 2.1 基于鎖相環(huán)的數(shù)字時鐘偏斜抑制16-17
• 2.2 基于鎖相環(huán)的時鐘產(chǎn)生器17
• 2.3 基于鎖相環(huán)的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路17-18
• 2.4 鎖相環(huán)型頻率綜合器18-20
• 2.5 鎖相環(huán)用于模擬信號的調(diào)制解調(diào)20-21
• 2.5.1 鎖相環(huán)調(diào)制電路20
• 2.5.2 鎖相環(huán)解調(diào)電路20-21
• 2.5.3 鎖相環(huán)檢波電路21
• 2.6 鎖相環(huán)混頻電路21-22
• 2.7 本章小結(jié)22-23
• 第三章 鎖相環(huán)原理與子模塊分析23-47
• 3.1 鎖相環(huán)工作原理23
• 3.2 鑒相器23-27
• 3.2.1 EXOR鑒相器24-25
• 3.2.2 JK鑒相器25
• 3.2.3 鑒頻鑒相器25-27
• 3.3 電荷泵27-28
• 3.4 電荷泵存在的問題28-33
• 3.4.1 電荷重分配問題28-29
• 3.4.2 高速毛刺29-32
• 3.4.3 低速毛刺32-33
• 3.5 壓控振蕩器33-39
• 3.5.1 環(huán)形振蕩器33-34
• 3.5.2 反饋型LC-VCO34-36
• 3.5.3 負阻型LC-VCO36-39
• 3.6 無源環(huán)路濾波器39-41
• 3.7 分頻器41-43
• 3.8 VCO非線性對環(huán)路影響的分析43-45
• 3.8.1 同步范圍44
• 3.8.2 拉出范圍44-45
• 3.8.3 鎖定范圍45
• 3.9 本章小結(jié)45-47
• 第四章 線性鎖相環(huán)電路設(shè)計47-70
• 4.1 鑒頻鑒相器設(shè)計47-49
• 4.2 死區(qū)效應(yīng)49-50
• 4.3 電荷泵設(shè)計50-52
• 4.4 環(huán)路濾波器設(shè)計52
• 4.5 分頻器設(shè)計52-53
• 4.6 環(huán)路參數(shù)分析53-56
• 4.7 新型線性調(diào)諧特性LC-VCO56-68
• 4.7.1 調(diào)諧特性分析57-61
• 4.7.2 等效電容陣列電路61-63
• 4.7.3 VCO電路設(shè)計63-68
• 4.8 本章小結(jié)68-70
• 第五章鎖相環(huán)電路版圖設(shè)計70-81
• 5.1 鑒頻鑒相器版圖設(shè)計70-71
• 5.2 電荷泵版圖設(shè)計71
• 5.3 分頻器版圖設(shè)計71-72
• 5.4 壓控振蕩器版圖設(shè)計72-73
• 5.5 電感版圖設(shè)計與優(yōu)化73-78
• 5.6 電感仿真結(jié)果78-80
• 5.7 本章小結(jié)80-81
• 第六章 總結(jié)和展望81-82
• 6.1 總結(jié)81
• 6.2 展望以及后續(xù)工作81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-88
• 攻讀碩士期間獲得的成果88

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本文編號：821436