無線數(shù)字廣播射頻接收機(jī)中鑒頻鑒相器和電荷泵設(shè)計(jì).pdf

1、伴隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，廣播事業(yè)也迎來了一次革命。由于無線數(shù)字音頻廣播能夠提供CD質(zhì)量的聲音，增加附加數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時(shí)具有抗干擾、抗電波傳播衰落、適合高速移動等特點(diǎn)，所以被普遍認(rèn)為是繼傳統(tǒng)廣播后的第三代廣播。但是相對于我國已經(jīng)擁有的DAB廣播網(wǎng)絡(luò)，價(jià)格居高不下的接收機(jī)芯片嚴(yán)重限制了我國廣播事業(yè)的發(fā)展。因此，研制符合DAB標(biāo)準(zhǔn)的芯片具有重要意義。頻率綜合器是接收芯片的重要組成部分，本文圍繞其理論模型展開討論和初步設(shè)計(jì)，并對其中鑒頻鑒相器(

2、Phase Frequency Detector，PFD)和電荷泵(Charge Pump，CP)等關(guān)鍵部件進(jìn)行了深入研究并最終實(shí)現(xiàn)流片測試。
　　 本文首先介紹了頻率綜合器的基本概念和基本鎖相環(huán)式頻率綜合器的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上得到本次設(shè)計(jì)的環(huán)路線性模型和噪聲模型，結(jié)合各模塊噪聲的特性給出鎖相環(huán)系統(tǒng)參數(shù)。同時(shí)，利用最大相位裕度法，得到三階環(huán)路濾波器的器件參數(shù)，為系統(tǒng)整體優(yōu)化做必要準(zhǔn)備。在此之后，基于0.18μm CMOS工藝對

3、頻率綜合器中的關(guān)鍵部件鑒頻鑒相器和電荷泵部件展開設(shè)計(jì)。PFD電路采用TSPC(True Single Phase Clock)結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器設(shè)計(jì)，具有高速，低功耗和無死區(qū)等特點(diǎn)?？紤]到電荷共享、電荷注入、時(shí)鐘饋通等非理想因素，設(shè)計(jì)CP電路時(shí)采用了帶誤差放大器的源端開關(guān)型結(jié)構(gòu)。同時(shí)，電路通過自偏置高擺幅的管聯(lián)結(jié)構(gòu)的電流鏡對電流進(jìn)行復(fù)制，有效的保證了充放電電流的匹配。最后基于Cadence軟件平臺完成了版圖的設(shè)計(jì)優(yōu)化和后仿驗(yàn)證，并且對芯片進(jìn)

4、行了流片驗(yàn)證。測試結(jié)果表明，在1.8V的工作電壓下，PFD對各種邏輯都能輸出正確電壓值，完成了鑒頻鑒相的功能。CP電路能夠滿足設(shè)計(jì)要求，輸出電壓在0.5～1.5V的范圍內(nèi)，充放電電流基本穩(wěn)定在300μA，電流失配率小于1％。
　　 不斷實(shí)現(xiàn)頻率綜合器的高精度、高靈敏度、低成本、低噪聲等特點(diǎn)是無線通信的技術(shù)發(fā)展的要求和研究的熱點(diǎn)。同時(shí)作為無線數(shù)字廣播產(chǎn)業(yè)鏈中重要的環(huán)節(jié)，開發(fā)高性能的接收芯片具有重要意義以及廣闊的市場前景。