低電壓低功耗鑒頻鑒相器與電荷泵的設(shè)計(jì).pdf

1、近幾年，隨著低功耗無(wú)線通信技術(shù)、微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanism System，MEMS)和嵌入式技術(shù)迅速發(fā)展，無(wú)線傳感網(wǎng)(WSN，Wireless Sensor Network)應(yīng)運(yùn)而生，并被廣泛認(rèn)為是本世紀(jì)最前沿的科技之一。WSN技術(shù)目前已經(jīng)在智能交通、環(huán)境監(jiān)控、智能家居、醫(yī)療衛(wèi)生甚至軍事科技等多個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。據(jù)此可以預(yù)測(cè)到，進(jìn)行低電壓低功耗WSN技術(shù)的研究對(duì)社會(huì)各個(gè)方面都存在重大意義并對(duì)人類未來(lái)的

2、生活方式也會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，而作為WSN系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊，低功耗射頻收發(fā)機(jī)需要更深入的研究和優(yōu)化。鑒頻鑒相器(PFD，Phase Frequency Detector)以及電荷泵(CP, Charge Pump)作為低功耗射頻收發(fā)機(jī)中頻率綜合器的關(guān)鍵模塊，其性能影響著整個(gè)射頻收發(fā)機(jī)的性能。
　　本文給出了鑒頻鑒相器以及電荷泵的電路設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)是在對(duì)電荷泵式鎖相環(huán)中的PFD和CP模塊理論分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步創(chuàng)新、優(yōu)化而來(lái)，本次設(shè)計(jì)的P

3、FD基于TSPC D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，不僅具有高速、高精度、低電壓、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，電路結(jié)構(gòu)也更加簡(jiǎn)單，同時(shí)解決了死區(qū)問(wèn)題。另外，為了進(jìn)一步擴(kuò)大充放電電流匹配時(shí)CP的輸出電壓范圍，本次設(shè)計(jì)創(chuàng)新性的給出了基于低壓差電流鏡技術(shù)的CP結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了提高CP的充電電流和放電電流的匹配精度，利用了軌至軌運(yùn)算放大器的虛短原理實(shí)現(xiàn)電壓鉗位，為了提高CP在環(huán)路鎖定情況下的瞬態(tài)電流匹配，對(duì)CP電路進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的優(yōu)化，進(jìn)一步減小了CP的非理想效應(yīng)。本次設(shè)計(jì)的PFD&

4、CP工作電壓為1V，采用0.18μm CMOS工藝設(shè)計(jì)，完成了電路的原理圖設(shè)計(jì)、前仿真驗(yàn)證、版圖設(shè)計(jì)、后仿真驗(yàn)證。后仿真結(jié)果表明，本次設(shè)計(jì)的PFD&CP滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，并且性能良好，其中PFD在各種工作狀態(tài)下，邏輯正確并且不存在死區(qū);在電源電壓為1V低電壓、TT、SS、FF三種工藝角下，CP性能良好，在輸出電壓0.06V～0.95V范圍內(nèi)，充放電電流穩(wěn)定在97μA～99μA，直流狀態(tài)下，充放電電流失配小于0.5μA; PFD&CP級(jí)聯(lián)