射頻芯片中模擬基帶電路的研究.pdf

1、無線寬帶射頻芯片是限制無線通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，尤其是隨著器件工藝的發(fā)展，晶體管的尺寸越來越小，進而伴隨著電源電壓也越來越低，還有消費者對于電子產(chǎn)品功耗低、性能高、持續(xù)時間長、體積小等的要求，對射頻芯片的設(shè)計提出了更新更高的要求。因此，研發(fā)低功耗、高性能的射頻芯片是國內(nèi)外電子設(shè)計者的首要任務(wù)。
　　本論文深入研究了低電壓下基于直接變頻結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于無線射頻芯片中幾個關(guān)鍵的模擬基帶電路的解決方案，主要電路包括:低通濾波器、可變增益放大器

2、、直流失調(diào)電路和電池電子設(shè)備不可或缺的模塊-低壓降線性調(diào)節(jié)器。針對這些模塊提出了相關(guān)技術(shù)難點的解決方法并通過流片和芯片測試驗證了相關(guān)理論和設(shè)計方法。論文的主要內(nèi)容如下:
　　1.設(shè)計了三款應(yīng)用于無線局域網(wǎng)發(fā)射機的跨導(dǎo)-電容低通濾波器。濾波器分別采用跨導(dǎo)線性化技術(shù)、雙跨導(dǎo)抵消消除非線性技術(shù)和跨導(dǎo)線性環(huán)技術(shù)，并帶有相應(yīng)的自動頻率調(diào)諧電路，在低電壓下，三款濾波器消耗電流分別為3.36mA、3.8mA、3.76mA，線性度測試結(jié)果分別為9

3、.5dBm、8.4dBm、13.46dBm，頻率校正后濾波器的截止頻率誤差限制在3％以內(nèi)。
　　2.設(shè)計了兩種基帶可變增益放大器:連續(xù)可變增益放大器和離散可變增益放大器。連續(xù)可變增益放大器基于0.35μm SiGe-BiCMOS工藝，采用一種新穎的與電流無關(guān)的跨導(dǎo)的可變增益放大器結(jié)構(gòu)，使得增益為3dB時線性度提高到30.5dBv，電流損耗為13mA，電源電壓為3.3V。并詳細的分析了溫度補償和對數(shù)域線性補償原理，溫度補償和對數(shù)域增

4、益線性補償電路在0℃到100℃的溫度變化范圍內(nèi)，增益線性偏差低于±0.5dB，其可變增益范圍為16dB(-10dB～6dB)。離散可變增益放大器采用基于運放的閉環(huán)結(jié)構(gòu)提供-9dB～-7dB的增益變化，單運放實現(xiàn)雙端轉(zhuǎn)單端功能，結(jié)構(gòu)簡單，在1.2V電源電壓下僅消耗0.3mA的電流，線性度高達32.5dBm。
　　3.針對直接變頻結(jié)構(gòu)的固有的直流失調(diào)問題，設(shè)計了一種新穎的直流失調(diào)消除(DCOC)電路。該電路采用混合信號消除直流失調(diào)的方

5、式，避免了傳統(tǒng)模擬直流失調(diào)系統(tǒng)環(huán)路中環(huán)路響應(yīng)速度與高通帶寬之間的折中問題，建立時間小于200μs，實測差分剩余直流誤差小于38mV。由1.2V電源供電時僅消耗196μA電流。
　　4.設(shè)計了兩種電池供電芯片系統(tǒng)關(guān)鍵電路模塊——低壓將線性調(diào)節(jié)器(LDO)。它們分別采用超級源跟隨器和低輸出阻抗兩種不同的緩沖放大器(buffer)結(jié)構(gòu)和補償方法，來確保環(huán)路負載電流范圍內(nèi)相位裕度都大于40deg，并提出一種新穎的過流保護和過熱保護電路，過