射频芯片中模拟基带电路的研究

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1、摘要射频芯片中模拟基带电路的研究学科专业：微电子与固体电子学研究生：杨利君指导教师：陈治明教授石寅研究员答辩日期：签名：签名：签名：构录l忍摘要无线宽带射频芯片是限制无线通信产业发展的瓶颈，尤其是随着器件工艺的发展，晶体管的尺寸越来越小，进而伴随着电源电压也越来越低，还有消费者对于电子产品功耗低、性能高、持续时间长、体积小等的要求，对射频芯片的设计提出了更新更高的要求。因此，研发低功耗、高性能的射频芯片是国内外电子设计者的首要任务。本论文深入研究了低电压下基于直接变频结构，应用于无线射频芯片中几个关键的模拟基带电路的解决方案，主要电路包括：低通滤波器、可变增益放大器、直流失调电路和电池电子设备

2、不可或缺的模块．低压降线性调节器。针对这些模块提出了相关技术难点的解决方法并通过流片和芯片测试验证了相关理论和设计方法。论文的主要内容如下：1．设计了三款应用于无线局域网发射机的跨导．电容低通滤波器。滤波器分别采用跨导线性化技术、双跨导抵消消除非线性技术和跨导线性环技术，并带有相应的自动频率调谐电路，在低电压下，三款滤波器消耗电流分别为3．36mA、3．8mA、3．76mA，线性度测试结果分别为9．5dBm、8．4dBm、13．46dBm，频率校正后滤波器的截止频率误差限制在3％以内。2．设计了两种基带可变增益放大器：连续可变增益放大器和离散可变增益放大器。连续可变增益放大器基于O．35pro

3、SiGe—BiCMOS工艺，采用一种新颖的与电流无关的跨导的可变增益放大器结构，使得增益为3dB时线性度提高到30．5dBv，电流损耗为13mA，电源电压为3．3V。并详细的分析了温度补偿和对数域线性补偿原理，温度补偿和对数域增益线性补偿电路在00C到1000C的温度变化范围内，增益线性偏差低于±0．5dB，其可变增益范围为16dB(．10dB～6dB)。离散可变增益放大器采用基于运放的闭环结构提供⋯9dB7dB的增益变化，单运放实现双端转单端功能，结构简单，在1．2V电源电压下仅消耗0．3mA的电流，线性度高达32．5dBm。3．针对直接变频结构的固有的直流失调问题，设计了一种新颖的直流失调

4、消除(DCOC)电路。该电路采用混合信号消除直流失调的方式，避免了传统模拟直流失调系统环路中环路响应速度与高通带宽之间的折中问题，建立时间小于200I

5、ts，实测差分剩余直流误差小于38mV。由1．2V电源供电时仅消耗196pA电西安理工大学博士学位论文流。4．设计了两种电池供电芯片系统关键电路模块一低压将线性调节器(LDO)。它们分别采用超级源跟随器和低输出阻抗两种不同的缓冲放大器(buffer)结构和补偿方法，来确保环路负载电流范围内相位裕度都大于40deg，并提出一种新颖的过流保护和过热保护电路，过流保护电路将LDO的负载电流限制在150mA，过热保护电路使LDO在温度超过145。C时关

6、断，温度低于125。C时打开。关键词：直接变频结构，低通滤波器，可变增益放大器，直流误差消除电路，低压将线性调节器AbstractRESEARCHONANALoGBASEBANDFORRFCHIPAPPLICATlONMajor：MicroelectronicsandSolidStateElectronicsCandidate：Supervisor：Date：LijunYangSignature：一一——Prof．ZhimingChenProf．YinShi‰广纵Thedevelopmentofthewirelesscommunicationtechnologyislimitedbythede

7、velopmentofthewirelesswidebandradiofrequency(RF)system．Withthescalingdownofthedevicefeaturesizeofthemodemtechnology,theICsupplyvoltagegetslower．Therequirementoflowpower,longstandbytimeandsmallpackagesizeimposesstrictspecificationsonRFICdesign．Thedevelopmentoflowpower,widebandwirelessRFICbecomethemos

8、tchallengingtaskfortheICdesigners．ThisthesisproposedanalogbasebandICsolutionsforlowpower,lowvoltagedirectconversionarchitectureofwirelessRFsystemapplications．Novelcircuitdesigntechnologieshavebeenappl