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《中国科学技术大学》 2014年
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基于频率源的低功耗两点调制发射机及高能效ADC技术研究

王陈銮  
【摘要】:随着无线通信技术的不断发展,各种无线通信设备已广泛渗入人们的日常生活和工业控制的方方面面。市场对手持设备提出的要求也从简单的功能和性能的实现转变到用户体验的提升上来,其中最重要就是电池的使用寿命,所以低功耗、高性能、低成本成为一个产品的核心竞争力所在。频率源(压控振荡器)作为射频电路的关键模块,其固有的电压到频率的转换特性,可以方便我们实现频率的调制和电压域到时间域的转换。本文分别对采用频率源的这两种应用系统的低功耗、高能效实现的关键技术进行研究,通过理论分析并给出了实际的芯片验证。 Zigbee协议具有低成本、高网络容量的优点,同时其数据率和最大通信距离可以分别达到250kbps和100米,使其很适合于无线传感网络的应用需求。本文基于频率源实现闭环锁相环的两点频率调制,取代传统基于混频器上变频结构的频率调制,降低系统复杂度,也降低了电路功耗。两点调制的发射机通常需要额外校正电路来校正调制路径间的失配。本文提出了一种电容减敏的技术来降低可变电容的失配,还提出使用交叉偏置技术扩大可变电容管的线性工作范围。这样低功耗、低复杂度的系统实现,可在不采用校正电路的情况下,使两点调制的调制误差满足Zigbee系统要求。采用死区消除的鉴频鉴相器和高线性、低噪声的电荷泵来降低Sigma-Delta调制器的噪声折叠效应,并采用了电容补偿的技术来提高功率放大器的增益和稳定性。所设计电路在O18μmCMOS工艺实现并测试。 伴随着CMOS工艺尺寸的缩小其电源电压也不断降低,传统高分辨率的电压域模数转换器其每一个量化台阶(电压分辨率)的电平也随之降低,带来的是噪声的影响变大,需要采用更复杂的结构来抑制噪声实现更高的分辨率。令人欣慰的是,工艺尺寸的缩小伴随着器件寄生的减小,导致器件的传输延迟时间缩小,也就是时间域的分辨率提高。我们利用频率源的电压-频率的转换特性将电压域信号转成时间域信号。频率源的电压-频率转换的非线性限制了模数转换器的SNDR性能,通常的做法是采用闭环反馈或者后台校正的方法,这增加电路的复杂度和功耗。本文提出了采用异步Sigma-Delta调制将电压信号调制到方波的占空比信息中,输出方波在电压域看只有高、低两种电平,使得频率源的电压-频率曲线必然线性。本文还提出线性电压-电流转换与线性电流-频率转换结合的办法,增加设计自由度来克服非线性的影响。所设计低功耗、高能效模数转换器在65nm CMOS工艺实现,仿真和测试验证了设计思想。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN792

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【参考文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 卢磊;射频接收机中分数分频频率综合器的研究与设计[D];复旦大学;2009年
【共引文献】
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1 杨盛波;唐宁;覃贤芳;;一种用于RFID标签芯片LDO稳压源的设计[J];安防科技;2008年12期
2 周明;;开关电源控制器在汽车电子产品中的应用及研究[J];安徽科技;2008年03期
3 何晓燕;王庆春;;CMOS反相器电压传输特性的分析和仿真[J];安康师专学报;2006年02期
4 祝晓笑;刘昌举;蒋永富;;格雷码在焦平面CMOS读出电路中的应用[J];半导体光电;2009年04期
5 黄松垒;张伟;黄张成;方家熊;;基于输入失调补偿的暗电流抑制读出电路研究[J];半导体光电;2011年03期
6 余有灵,许维胜,吴启迪;电子镇流器控制器中带隙基准源的设计与实现[J];半导体技术;2004年11期
7 杨振,颜永红,齐良颉;利用CMOS技术实现pH-ISFET传感器集成化的设计[J];半导体技术;2004年12期
8 沈菊;宋志棠;刘波;封松林;朱加兵;;一种高精度CMOS带隙基准电压源设计[J];半导体技术;2007年09期
9 叶英;曾健平;马勋;朱军;;应用于∑Δ ADC的带隙基准源的设计[J];半导体技术;2007年10期
10 曾健平;邹韦华;易峰;田涛;;高电源抑制比带隙基准电压源的设计[J];半导体技术;2007年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨栋;赵毅强;廖俊;;线列红外探测器读出电路的研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 黄松垒;张伟;黄张成;方家熊;;基于输入失调补偿的暗电流抑制读出电路研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 王欢;王志功;乔庐峰;徐勇;刘永旺;牛晓康;杨思勇;徐健;;155-Mb/s0.5μm CMOS激光驱动器[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
4 孙志新;李开航;;一种运用于ADC中的两倍增益采样保持电路[A];2011高等职业教育电子信息类专业学术暨教学研讨会论文集[C];2011年
5 高国清;冯勇建;曾景华;;一种负反馈高精度的CMOS带隙基准电压源[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
6 张均军;叶星宁;;一种充电管理芯片的可测性设计[A];四川省电子学会半导体与集成技术专委会2006年度学术年会论文集[C];2006年
7 王磊;陈文娟;;一种运用迟滞的振荡器设计[A];四川省电子学会半导体与集成技术专委会2006年度学术年会论文集[C];2006年
8 王俊;邬翔;;基于CMOS工艺的过温保护电路设计[A];四川省电子学会半导体与集成技术专委会2006年度学术年会论文集[C];2006年
9 刘成;姜岩峰;;十六通道恒流LED驱动芯片的设计[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年
10 蒋先伟;吴秀龙;徐超;陈军宁;周杰;;一种可变增益放大器的设计[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王忆;高性能低压差线性稳压器研究与设计[D];浙江大学;2010年
2 韩科锋;应用于2G/3G移动通信的多模发射机芯片的研究[D];复旦大学;2011年
3 许伟伟;适用于便携式产品的单电感多输出直流—直流变换器的研究与设计[D];复旦大学;2011年
4 李娅妮;单周期临界导通PFC转换器控制模式及关键技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
5 李斌;应变硅器件低场迁移率模型和新结构SGOI器件的性能分析[D];西安电子科技大学;2011年
6 吴铁峰;基于PWM控制方式的电源管理芯片设计与实现[D];西安电子科技大学;2011年
7 孙康明;高性能视网膜修复芯片的研究[D];重庆大学;2010年
8 李蕾;UHF RFID单芯片读写器关键技术研究与设计[D];天津大学;2010年
9 刘云涛;电容式SIGMA-DELTA微加速度计接口ASIC芯片研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 魏琦;高性能流水线模数转换器设计[D];清华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王忠宝;无源RFID温度传感芯片模拟前端设计[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 居大鹏;大功率LED驱动器的研究与设计[D];苏州大学;2010年
3 谭传武;高性能BICMOS电荷泵电源管理芯片设计[D];湖南工业大学;2010年
4 张尔东;音叉式石英微陀螺CMOS集成检测电路设计[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 陈丽坤;一种高速流水线ADC的研究[D];北京交通大学;2011年
6 王成成;仪器前端专用集成电路研究与测试[D];北京交通大学;2010年
7 白光宇;射频可重构滤波器设计[D];北京交通大学;2010年
8 付丽曼;嵌入式12位300MHz数模转换器设计技术研究[D];江南大学;2010年
9 李栋;近场无线传感片上系统的设计与实现[D];浙江大学;2011年
10 范镇淇;漏电保护器专用芯片优化设计与应用技术研究[D];浙江大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 菅洪彦,唐珏,唐长文,何捷,闵昊;可缩放的开路通路地屏蔽电感在片测试结构去嵌入方法[J];半导体学报;2005年08期
2 卢磊;周锋;唐长文;闵昊;王俊宇;;中心抽头差分电感的等效模型和参数提取[J];半导体学报;2006年12期
3 宫志超;卢磊;廖友春;唐长文;;Design and noise analysis of a fully-differential charge pump for phase-locked loops[J];半导体学报;2009年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 唐长文;电感电容压控振荡器[D];复旦大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高树廷,刘洪升;频率源综述[J];火控雷达技术;2004年01期
2 王治国,张磊,费元春;事件驱动的宽带频率源自动测试系统设计[J];电测与仪表;2005年03期
3 李秀华,李宏宇;振动状态下频率源特性测试技术研究[J];宇航计测技术;2001年05期
4 苏敏;孙厚军;;频率源相位噪声对频率步进雷达系统性能的影响[J];弹箭与制导学报;2005年S4期
5 马向峰;;频率源低杂散设计[J];现代电子技术;2009年21期
6 谢先明;皮亦鸣;;频率源噪声对双基SAR成像的影响及评估[J];系统工程与电子技术;2010年02期
7 臧其源;雷达频率源的相位噪声对改善因子限制的频域分析[J];电子学报;1995年12期
8 张琳;S波段直接全相参频率源的研制[J];雷达科学与技术;1996年03期
9 刘心田;数字锁相频率源研究与设计[J];成都信息工程学院学报;2001年04期
10 蒋平虎,张琳;雷达改善因子与相位噪声及阿伦方差之间的关系[J];宇航计测技术;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱立正;尉旭波;魏巍;刘明强;王莎鸥;;小型化频率源的现状与发展[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年
2 王玉军;孙旭;叶普合;;基于LTCC技术的X波段频率源[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
3 张亚东;朱克强;;毫米波集成锁相频率源方案分析与设计[A];1995年全国微波会议论文集(下册)[C];1995年
4 周红根;高玉春;蔡勤;李喆;胡帆;李建国;;CINRAD/SA雷达多频点频率源在业务中的应用[A];“推进气象科技创新,提高防灾减灾和应对气候变化能力”——江苏省气象学会第七届学术交流会论文集[C];2011年
5 周红根;高玉春;蔡勤;李喆;李建国;;CINRAD/SA雷达多频点频率源在业务中的应用[A];第28届中国气象学会年会——S1第四届气象综合探测技术研讨会[C];2011年
6 李庆;李鲠颖;;基于DDS的数字化频率源[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
7 蒋赟;陶红艳;蒋瑜;徐勤;李鲠颖;;用于核磁共振的数字化频率源[A];第十二届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2002年
8 刘光辉;唐小宏;张永鸿;;并行DDS线性调频频率源的设计[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
9 乔勇;季文彬;李鲠颖;蒋瑜;;数字化核磁共振频率源的研制[A];第十三届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2004年
10 廖梁兵;;低相噪锁相源设计[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 所宣;203所协力铸造一流器件[N];中国航天报;2005年
2 罗德与施瓦茨中国有限公司;信号源综合分析的高端技术[N];中国电子报;2008年
3 张秋艳;203所石英晶体元器件助“神七”飞天[N];中国航天报;2008年
4 山东 郑茂欣;频率合成器信号源[N];电子报;2006年
5 四川 何伦昌;给交流数字钟加装自动调时电路[N];电子报;2002年
6 本报记者 刘廉君;通信频率源专用集成电路开发记[N];科技日报;2006年
7 卢敬叁;GPS精确授时原子钟的要求[N];中国质量报;2004年
8 冯战平 王雅云;石家庄信息产业基地 近10亿元投资项目年底有望投产[N];河北日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴涛;W波段相参频率源技术及应用研究[D];电子科技大学;2010年
2 王陈銮;基于频率源的低功耗两点调制发射机及高能效ADC技术研究[D];中国科学技术大学;2014年
3 张永鸿;W波段频率源技术研究与应用[D];电子科技大学;2001年
4 贾然;缝合线纺丝机集散控制系统[D];天津工业大学;2001年
5 马海虹;W波段低相噪锁相频综技术研究[D];电子科技大学;2007年
6 况凌;双基地合成孔径雷达及其仿真研究[D];电子科技大学;2008年
7 徐勤;数字化磁共振成像谱仪[D];华东师范大学;2006年
8 张廷凯;相干布局数囚禁原子钟微型化研究[D];华中科技大学;2009年
9 屈八一;CPT原子钟、星载钟及时频测控领域的新技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 刘娅;多通道数字化频率测量方法研究与实现[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李占国;8~18GHz宽带微波频率源模块研究[D];电子科技大学;2010年
2 刘光辉;并行DDS频率源技术研究[D];电子科技大学;2002年
3 张露;基于GPS的高稳频率源设计与实现[D];电子科技大学;2010年
4 邓川;小型Ka频段锁相源技术研究[D];电子科技大学;2004年
5 吴磊;L波段宽带高速跳频频率源的研究[D];电子科技大学;2010年
6 罗伟;频率源补偿处理技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 杨媛媛;2.5GHz-2.7GHz微波小步进频率源的设计[D];电子科技大学;2008年
8 乔勇;300MHz数字化核磁共振频率源[D];华东师范大学;2006年
9 张旭;C波段和X波段锁相频率源的研究[D];南京理工大学;2007年
10 魏巍;宽带频率源小型化及一体化封装研究[D];电子科技大学;2012年
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