應(yīng)用于WIA（工業(yè)無(wú)線傳感網(wǎng)）的模擬中頻模塊關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、Wireless Sensor Network for Industrial Application(WIA)是我國(guó)的工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系,能夠適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)環(huán)境和滿足苛刻工業(yè)需求。應(yīng)用在WIA中的接收機(jī)需要高靈敏度大動(dòng)態(tài)范圍,這對(duì)其模擬中頻設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)格的要求。
　　本文中的模擬中頻電路主要包括Gm-C低通濾波器、Gm-C復(fù)數(shù)帶通濾波器和可編程增益放大器(PGA)三部分組成。其中Gm-C低通濾波器以5階巴特沃茲濾波器為原型,由元件

2、模擬得到有源濾波器,Gm-C復(fù)數(shù)帶通濾波器以3階巴特沃茲低通濾波器和頻率搬移技術(shù)得到復(fù)數(shù)帶通濾波器功能,也由元件模擬得到有源濾波器。濾波器均采用了共用共模反饋電路的技術(shù)以降低功耗。PGA為四級(jí)增益單元級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu),第一二級(jí)為固定增益級(jí),第三四級(jí)為可變?cè)鲆婕?jí)。每個(gè)增益單元采用了開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)以降低功耗。
　　為了提高線性度,所設(shè)計(jì)的Gm-C濾波器均采用了交叉耦合的源級(jí)負(fù)反饋技術(shù),以及改進(jìn)的濾波器系統(tǒng)架構(gòu)。為了使PGA各個(gè)檔位的帶寬都達(dá)到4MH

3、z以上,PGA采用了源級(jí)負(fù)反饋電阻并聯(lián)電容的結(jié)構(gòu)。PGA的共模取樣方式采用電阻平衡取樣,使增益近似為共模取樣電阻和源級(jí)負(fù)反饋電阻的比值,提高了增益精確度。本次集成電路設(shè)計(jì)依據(jù)TSMC18 RF CMOS1P6M工藝設(shè)計(jì)規(guī)則,所設(shè)計(jì)的集成模擬中頻電路芯片版圖面積為1410μm×2060μm。仿真結(jié)果表明:Gm-C低通濾波器的帶寬修調(diào)范圍為1.75MHz到5.64MHz,覆蓋信號(hào)帶寬2.0MHz,NF為24.72dB,IIP3為13.8dB

4、m;Gm-C復(fù)數(shù)帶通濾波器的帶寬修調(diào)范圍為0.44MHz到2.96MHz,覆蓋信號(hào)帶寬0.5MHz到2.0MHz,2.0MHz帶寬時(shí)NF為24.84dB,IIP3為13.0dBm。PGA增益動(dòng)態(tài)范圍為0dB-62.9dB,誤差小于?0.5dB,最大增益時(shí)的NF為23.32dB,最小增益時(shí)的IIP3為18.3dBm。對(duì)模擬中頻電路進(jìn)行整體仿真時(shí),在輸入Vpp=50mV,輸出Vpp=600mV情況下,IM3為58.0dB/62.0dB,基本