新型CMOS射频接收机低噪声电源管理系统的研究与设计

论文摘要

近年来,通信技术发展迅速,无线通信更是飞速发展,这把射频技术放在了更加显著的位置。射频电路是构成通信系统、雷达系统和微波应用系统中发射机和接收机的关键部件,在当今各个领域得到了广泛的应用。作为射频通讯产品的核心的射频通讯芯片面临巨大挑战,更高程度的系统集成已成为获得更低的成本和更高的性能的必需手段。因此,集成所需的电源管理功能是今后射频集成电路发展的一个重要方向。本文基于CMOS工艺,研究和设计了集成于射频接收芯片内的低噪声电源管理系统。详细分析了片内电源噪声的来源,在此基础上,提出了以抑制片内电源噪声为目的的电源域划分方案,使用不同的电源供电模块以减小相互之间的噪声干扰;结合带隙基准源和阈值电压偏置电压源的优点,研究并设计了一种结合数字校正方法的低噪声参考电压源,在获得极低输出噪声的同时,又保证了参考电压的精度。同时为射频接收芯片的不同类型模块,包括模拟射频以及数字模块分别设计了合适的片内LDO,以提供片内电源。结合以上研究和设计,本文采用SMIC0.18um CMOS工艺,为GPS射频接收芯片设计了低噪声电源管理系统的电路和版图,并通过了后仿真验证。仿真结果表明,本文提出的电源管理系统具有噪声低、可靠性高、集成度高并具有数字化管理功能的特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 当前研究现状
• 第2章 射频接收机片内噪声
• 2.1 器件噪声
• 2.2 耦合噪声
• 2.3 电源噪声
• 第3章 片内低噪声电源系统
• 3.1 片内低噪声电源方案选择
• 3.2 电源系统噪声分析
• 3.3 低噪声片内电源系统
• 3.4 参考电压分配方式
• 第4章 电压输出子系统
• 4.1 传统参考电压源
• 4.2 新型参考电压源
• 4.2.1 原理与结构
• 4.2.2 电压输出及校准
• 4.2.3 仿真结果
• 4.3 片内LDO
• 4.3.1 电路设计
• 4.3.2 仿真结果
• 4.3.3 用于数字电路的LDO 设计
• 第5章 电压校准子系统
• 5.1 带隙基准电压源
• 5.1.1 电路原理
• 5.1.2 误差分析
• 5.1.3 电路设计与仿真
• 5.2 比较器
• 5.2.1 主要性能参数
• 5.2.2 电路设计与仿真
• 第6章 版图与后仿真结果
• 6.1 版图实际设计考虑
• 6.1.1 匹配性设计
• 6.1.2 耦合的影响
• 6.1.3 寄生参数
• 6.2 后仿真结果
• 第7章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所著论文