用于射频接收机的三阶多级Σ-△调制小数分频频率合成器的实现

基于TSMC 0.18 μm工艺实现了一款适用于射频收发机的全集成小数分频频率合成器. 设计中采用了三阶MASH结构Σ-Δ调制器以消除小数杂散,为节省芯片面积使用了环形振荡器,同时在电路设计中充分考虑了各种非理想因素以提高频谱纯净度和降低芯片功耗. 仿真结果表明,该频率合成器可以在900 MHz～1.4 GHz的频率范围内产生间隔为25 kHz的输出信号. 在1.2 GHz输出时,偏离载波频率1 MHz处的相位噪声可以达到-106 dBc/Hz, 锁定时间小于10 μs.      

通信系统中小型化频率合成器设计

文章针对通信接收机小型化的要求提出了一种接收机频率源的设计思路,采用TSMC 0.18μm 1P6M混合信号工艺设计锁相环(phase locked loop,PLL)电路结构,设计了一种具有快速锁定时间、较宽频率调谐范围、低相位噪声的电荷泵锁相环(charge pump phase locked loop,CPPLL)。使用Cadence Spectre对电路进行仿真,电路整体具有在输入参考频率23～600 MHz之间产生1.92～2.62 GHz的时钟信号功能。在中心频率2.3 GHz、偏移载波频率10 MHz的情况下,敏感单元环形压控振荡器的相位噪声为-112.9 dBc/Hz。进行版图设计后,对电路进行验证,设计出小型化频率合成器芯片。     

数字频率合成器的设计与实现

本设计利用FPGA芯片实现直接频率合成器（简称DDS）系统电路的核心部分,采用VHDL硬件描述语言完成对DDS核心电路中各个模块的设计,并设计了与DDS系统相对应的外围硬件电路。这样设计的合成器能够利用8MHz的参考时钟信号合成出频率在O～500KHz的正弦波和余弦波。由于FPGA芯片具有现场可编程的特性,所设计的DDS能够根据不同的要求进行灵活改进,同时具有高集成度、运算速度快、低功耗的特点。     

8～12.4GHz宽带频率合成器的设计

研究采用将ADI公司的ADF4350频率合成芯片输出信号多次倍频的方法来实现X波段的频率合成器。ADF4350频率合成器具有内置片上VCO(压控振荡器)和PLL(锁相环),集成度高、相位噪声低,工作频带宽,广泛用于无线电基础设备及测试设备,无线LAN,CATV和时钟发生器中。该频率合成器输出频率范围8~12.4G,频率步进50 MHz,相位噪声低于-75dBc@10kHz。     

基于多相位量化噪声抑制的分数频率合成器的实现

为抑制Σ-△调制器量化噪声对分数频率合成器输出噪声的影响,提出一种基于多相位分数分频器的频率合成器结构. 该结构可以避免毛刺并且主要电路模块不需要工作在高频,从而相应节省了功耗,同时分频器的输入可以不需要50%的占空比. 通过对比发现,对于环路带宽为1 MHz的宽带情况下的Σ-△分数频率合成器,多相位分频器技术可以减小频率合成器输出频谱的相位噪声达12 dB. 该频率合成器使用UMC 0.18 μm CMOS工艺实现,仿真结果证明它可以满足DVB-H系统协议指标要求.      

L,S波段宽频带、低相噪混频锁相频率合成器

分析了宽频带、低相噪锁相频率合成器的设计方法,并给出宽频带、低相噪频率合成器的设计方案.采用分段混频分频PLL频率合成器,实现了基于大规模锁相集成芯片Q3236的宽带锁相频率合成器.其输出频率为1 000～2 160 MHz,频率步进20 MHz,相位噪声优于-98 dB/Hz(偏离载频1 kHz处),杂散抑制优于60 dB,输出功率Pm＞8 dB.测试结果表明,该设计有效地扩展了信号带宽,达到了极低的相位噪声.     

小数分频频率合成器中Σ-Δ调制器设计与实现

介绍了一种应用于小数分频频率合成器的Σ-Δ调制器的设计,该调制器采用三阶级联的MASH1-1-1结构,并利用流水线技术,提高了调制器的工作频率.电路设计采用Verilog HDL硬件描述语言实现,基于QuartusⅡ工具进行测试验证,结果表明,调制器最高工作频率为240.56MHz.最终采用SMIC 0.18μm CMOS工艺,完成了电路版图设计.芯片面积为34 148.5μm2,芯片总功耗为1.284mW,与传统设计相比,面积降低了31.23%,功耗降低了46.14%.     

10位100MHz采样保持电路设计

设计了一种适用于10位100MHz的流水线模数转换器的采样保持电路.利用SMIC0.13μmCMOS工艺,设计了一个直流增益为87.6dB的全差分自举增益放大器,其功耗仅7.2mW,且达到0.05%精度的响应时间小于4ns.在采样时钟频率为100MHz,输入信号频率为10MHz时,该采样保持电路的无杂散动态范围(SFDR)为80.7dB.     

射频拉远系统中的时钟同步技术

针对射频拉远系统中基带控制部分和射频拉远单元之间的时钟漂移问题,提出了一种利用锁相环进行时钟同步的技术.该技术利用锁相环的特点,通过跟踪时钟漂移并对时钟信号进行预补偿来达到抵消时钟漂移的目的.分析了漂移的产生和影响以及补偿方案的可行性,设计并制作了集成在一块4层印刷电路板中的时钟同步模块.测试结果表明:加入时钟同步模块的时钟信号频率稳定度可达到1×10-12,较之无同步模块提高了4个数量级;对于10,km和100,km单程光纤链路,该方案能达到同样的效果.可见,采用该技术可以在较大的动态范围内补偿时钟漂移,从而提高时钟信号的频率稳定度.     

一种用于低电平高精度测量的仪表方案

CS1232芯片采用了芯海科技成熟的Σ-Δ转换技术,目前该芯片已经获得客户的批量应用。采用CS1232设计的系统方案具有以下优点：集成了低噪声、低温漂放大器,不需要外置放大电路;高达23位的高精度分辨率,可对信号进行准确测量;可同时拟制50Hz、60Hz陷波,抗干扰性好;内置温度传感器,可进行温度补偿;简单的串行数字接口;测量信号动态范围宽。     

用于温度传感芯片的开关电容积分器的设计

设计了一种应用于温度传感芯片的全差分开关电容积分器.在温度传感芯片中,Δ-Σ调制器接收温度传感模块输出电压信号,并将模拟的电压信号转换成对应的数字信号.全差分开关电容积分器是Δ-Σ调制器中最核心的元件,它把接收到的温度传感器模块输出的模拟信号转换为数字信号.在开关电容积分器的实际设计中,存在MOS开关的导通电阻和电荷注入、时钟溃通、采样尖峰等非理想因素.本文对这些非理想因素做了详细的分析,设计了一种全差分的开关电容积分器,可以抵消开关电容中电荷注入和时钟溃通带来的电压误差.同时,本文设计了一种全差分共源共栅放大器,可以很好的满足积分器的要求,从而提高整个系统的性能.     

Δ-Σ频率合成器带外量化噪声抑制技术

基于对电荷泵电流不匹配引起的高阶Δ-Σ调制器（DSM）量化噪声建模,提出一种改进型小数分频频率合成器（Frac-N）模型,即：在传统小数分频频率合成器的反馈支路上嵌入一个不含分频器的宽频带锁相环（PLL）构成的噪声滤除器（NF）。另外,为了减小鉴频鉴相器（PFD）输入端相位误差,设计了一个线性度能达到89%的电荷泵。该频率合成器采用0.18μm CMOS电路实现,仿真结果表明采用该噪声滤除技术可以对高阶DSM产生的带外量化噪声进行有效抑制。     

I 2C总线控制的2.4～2.5 GHz频率源的设计

阐述了一个S波段锁相式频率合成器，频率范围为2.4～2.5 GHz，频率步进为4 MHz，相位噪声指标为￡(100 kHz)<-110 dBc/Hz.该频率合成器通过51系列的单片机采用I 2C总线对锁相环路一系列参数进行控制，通过软件编程来实现对VCO反馈信号的分频，代替传统的PC控制，使应用更方便.该电路的主要特点是体积小、频率调整方便.     

基于FPGA的DDS信号源设计与实现

利用DDS和FPGA技术设计一种信号发生器.介绍了该信号发生器的工作原理、设计思路及实现方法.在FPGA器件上实现了基于DDS技术的信号源,并可通过键盘控制其输出波形的各种参数,频率可控范围为100 Hz～10 MHz,频率调节步进为100 Hz,频率转换时间为25 ns.     

宽带Σ-Δ锁相环路的相位噪声抵消技术

根据传统的小数分频锁相环中的采样保持方案,提出了宽带Σ-Δ锁相环中采样保持技术的实现方案.方案的采样时刻由首先出现的参考时钟信号或分频器信号的上升沿决定,可以在采样前为补偿电流和电荷泵电流提供足够的时间以保证它们在积分器上的完全积分,从而解决了使用相位内插的Σ-Δ锁相环中电荷泵电流脉冲与补偿电流脉冲间的匹配问题.仿真结果表明,使用采样保持单元后可以显著降低环路中的相位噪声和杂散噪声.     

直接数字频率合成器DDS的设计

在分析直接数字频率合成器 DDS工作原理及杂散影响的基础上,以 8031单片机和 CPLD芯片 FLEX10K为主要硬件进行设计.设计过程采取了改善杂散的措施,测试表明 DDS能产生 0～ 11MHz的正弦输出信号,频率分辨率达到 0.1Hz,满足电子系统的一般要求.     

用于高速模数转换器的电荷泵型低抖动时钟管理电路

针对高速模数转换器(ADC)对时钟信号的占空比以及低抖动的要求,提出了一种电荷泵型的时钟管理电路,利用电荷泵构成两个闭环回路,分别实现占空比稳定和可调双相不交叠时钟产生功能。电荷泵对时钟相位的积分功能可实现宽范围的时钟占空比调节,并能明显抑制电源噪声对时钟下降沿抖动的影响。该时钟管理电路采用0.18μm标准CMOS工艺设计。版图寄生参数提取后的仿真结果表明:该时钟管理电路可在40～200 MHz频率范围内,将20%～80%的输入占空比稳定地调整到45%～55%的范围内;在200 mV电源干扰的条件下,输出时钟抖动可降低到传统RC型占空比稳定电路的1/10之下。将该时钟电路应用于一款双通道、200MSPS、14位的流水线ADC中,测试结果表明ADC的信号噪声失真比达到了73.01 dB。     

一种适用于802.11a/g无线局域网接收机的实时压扩开关电容模拟基带电路(英文)

由于采用正交频分复用(OFDM)技术,802.11 a/g无线局域网接收机的模拟基带电路需要克服12 dB峰均功率比(PAPR).本文设计了一种基于实时压扩方式的模拟基带电路,主要包括5阶开关电容低通滤波器和10-bit流水线模数转换器.滤波器的截止和时钟频率分别为10 MHz和100 MHz,模数转换器的采样时钟为25 MS/s.经滤波器压缩的信号直接经过模数转换器,同时信号扩展在后端数字域完成,无需采用模拟放大器恢复信息.因为动态范围扩了2 bit,基于压扩方式的模拟基带功耗大约为传统基带的四分之一.本设计采用1.2 VIBM CMOS工艺实现,设计功耗为75mW.     

用于单片集成真空传感器的SAR型ADC设计

设计了一款适用于单芯片集成真空传感器的10位SAR型A/D转换器.轨至轨比较器通过并联两个互补的子比较器实现.信号采样时,比较器进行失调消除,提高电路的转换精度.电路采用0.5μm2P3M标准CMOS工艺制作.系统时钟频率为20MHz,输入电压范围为0～3V.在1.25MS/s采样率和4.6kHz信号输入频率下,电路的信噪比为56.4dB,无杂散动态范围为69.2dB.芯片面积为2mm2.3V电源电压供电时,功耗为3.1mW.其性能已达到高线性度和低功耗的设计要求.     

1种1.2V供电电压14位的2步增量放大型ADC

为了降低传统增量型Σ-ΔADC在同精度情况下的量化时钟周期数,提高转换速率,提出了1种采用粗细量化的2步式增量放大型ADC.该ADC采用SAR ADC先进行6位粗量化,再采用增量型Σ-ΔADC进行8位高精度位的细量化,通过数字码拼接完成最终量化结果.同时引入了1种增益自举C类反相器技术,有效地降低了供电电压和整体功耗.该ADC使用0.18μm标准CMOS工艺进行了电路实现,在1.2 V供电电压,1 MHz采样频率、10 k S/s的转换速率的情况下,达到了81.26 d B的信噪失真比(SNDR)和13.21位的有效位数(ENOB),最大积分非线性为0.8 LSB.并且该ADC的整体功耗为197μW,可用于低电压低功耗的仪器测量和传感器等领域.