用于射频基带处理∑△调制器的设计与研究

论文题目: 用于射频基带处理∑△调制器的设计与研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 微电子学与固体电子学

作者: 邹睿

导师: 洪志良

关键词: 射频接收机,蓝牙基带,模数转换器,调制器,级联结构,开关电容电路,两级,增益自举运放,栅压自举开关

文献来源: 复旦大学

发表年度: 2005

论文摘要: ∑A模数转换器采用过采样、噪声整形以及数字滤波技术，降低了对元器件匹配精度的要求，能够实现传统奈奎斯特率模数转换器达不到的精度，是目前实现高精度模数转换器的主流技术，在仪器仪表测量、数字音频、ISDN、ADSL以及射频接收机等领域有着广泛的应用前景。本论文系统地研究了∑A调制器的各种体系结构，根据功耗、稳定性以及电路实现等方面综合考虑，∑A调制器采用级联2—2结构，过采样比为32，并通过行为级仿真确定了积分器的增益衰减因子及级间耦合系数。分析了实际电路的各项非理想因素以及噪声特性对调制器性能的影响，并通过计入积分器的非理想特性对调制器传输函数的影响导出系统对各个模块电路性能参数的要求。针对蓝牙基带处理，采用栅压自举的采样开关、增益自举运放组成的全差分开关电容电路实现14位∑A调制器。同时使用不同的输入、输出共模电压的方法来提高调制器的动态范围。芯片采用中芯国际(SMIC)0.18um单层多晶、六层金属、MIM电容的CMOS工艺实现，电源电压1.8V，采样时钟为32MHz，芯片核心面积(不包括引脚)为0.7×0.9mm~2。测试结果显示，芯片工作正常，直流信号输入时在1MHz转换速率下动态范围可以达到78dB，功耗为20mW。另外，论文还分析了CMOS全差分两级运算跨导放大器(OTA)的零极点分布以及建立特性，设计出一个优化程序，找到最佳的阻尼因子和自然频率使建立时间最小以满足调制器的要求。最后，对所做的工作进行了总结，并对将来的工作提出了展望。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 主要工作及创新

1.3 论文的组织结构

2 射频接收机

2.1 超外差结构

2.2 低中频结构

2.3 零中频结构

2.4 蓝牙接收机

3 调制器基本原理

3.1 量化与量化噪声

3.2 过采样技术

3.3 噪声整形技术

3.4 降采样滤波器

3.5 评价调制器的性能指标

4 调制器体系结构

4.1 调制器的功耗分析

4.1.1 积分器的静态功耗

4.1.2 积分器的动态功耗

4.2 调制器体系结构及参数的确定

4.3 积分器增益衰减因子和级间耦合系数

4.4 小结

5 电路设计与实现

5.1 开关电容积分器

5.2 非理想因素

5.2.1 运放有限增益

5.2.2 运放有限带宽

5.2.3 比较器的非理想特性

5.2.4 开关非零导通电阻

5.2.5 电荷注入效应

5.2.6 电路噪声

5.3 基于0.35um工艺的电路设计与仿真

5.3.1 全差分两级OTA

5.3.1.1 交流小信号分析

5.3.1.2 建立时间的优化设计

5.3.2 比较器

5.3.3 栅压自举开关

5.3.4 时钟电路

5.3.5 整体仿真

5.4 基于0.18um工艺的电路设计与实现

5.4.1 增益自举运放

5.4.1.1 辅助放大器交流小信号分析

5.4.1.2 增益自举运放交流小信号分析

5.4.2 其他电路

5.4.3 整体仿真

5.4.4 版图设计

6 测试

6.1 测试方案

6.2 单端转双端电路设计

6.3 测试环境

6.4 测试结果及分析

7 结论和展望

7.1 论文总结

7.2 工作展望

参考文献

致谢

发布时间: 2007-06-28

参考文献

[1].高精度∑△ADC的研究[D]. 陈雷.西北工业大学2006
[2].高精度sigma-delta ADC的研究与设计[D]. 吴笑峰.西安电子科技大学2009

用于射频基带处理∑△调制器的设计与研究

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