CMOS电感类器件及低电压宽带射频CMOS频率综合器的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 潘杰 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院电子学研究所 |
| 授予地点 | 电子学研究所 |
| 导师 | 杨海钢 |
| 关键词 | 电感类 频率综合器 双通道环路滤波器 电荷泵 正交压控振荡器 脉冲吞咽 |
| 其他题名 | Research into CMOS Inductor-like Components and Low-voltage Wideband RF CMOS Frequency Synthesizer |
| 中文摘要 | 随着宽带无线网络的更新和普及，高性能宽带射频收发机芯片的市场也越来越大，而CMOS工艺具有集成度高、成本低的优势，两者的紧密结合有力地促进了RF CMOS工艺的发展。目前，RF CMOS的瓶颈主要在于缺乏高性能的电感类器件，而基于硅衬底的片上螺旋电感和变压器正是当前的一个研究热点： 1）本文从射频差分电路对电感的实际需求出发，设计了不同的测试结构，对差分电感的“非对称性”、“抽头效应”、“串扰效应”以及品质因数提高方法展开了深入研究，并给出了差分电路中电感设计指导原则。 2）本文针对目前测试条件有限的现实，提出了一套简便可行而精度极高的差分变压器测量方法。本文还推导了一系列的模型参数抽取公式，可以将差分变压器Spice模型中的所有参数直接抽取出来，大大减轻了建模的工作量。 除电感类器件以外，基于IEEE 802.16协议以及作者的思考，本文还实现了一个3.5GHz频段的低电压宽频正交频率综合器： 1）环路滤波器是频率综合器中面积占用极大的模块。文中提出了一种改进型的双通道环路滤波器结构，与已有的双通道环路滤波器相比，本设计的复杂度相对更低。由于采用了双通道环路滤波器的结构，使得锁相环对零点电容的需求大大减小，进而提高了整体芯片的集成度。 2）高速电荷泵是频率综合器的重要模拟电路模块。文中给出了一种开关置于电流管栅极、偏置恒稳定、小电流的电荷泵结构，在保证动态电流匹配的前提下，实现了0.5nS的最小导通时间。 3）宽频正交压控振荡器是频率综合器的“发动机”。文中给出了一种对子频带进行精确设计的方法，实现了实测频率与版图后仿真频率高度一致的设计目标，进而简化了频率综合器中子频带选择电路的设计复杂度。 4）高速分频器在频率综合器中是“射频”与“模拟”的接口。文中采用源耦合逻辑结构与单相位时钟结构相级联的方式，实现了低功耗的高速预分频器。本文还分析了脉冲吞咽式分频器中的关键路径，并提出了对应的解决办法——新的8/9双模分频器和用于提高分频器稳定性的“脉冲展宽”技术。 整个频率综合器芯片采用中芯国际0.18µm混合信号1P6M CMOS工艺流片，芯片核心面积小于1.2mm×1.2mm。芯片供电电压采用1.2V，比标准供电电压1.8V降低了1/3。该频率综合器的正交输出频率覆盖范围为3.10~3.52GHz，测试结果表明：在1.2V的电源电压下，相位噪声为-120.2dBc/Hz@1MHz offset，参考时钟杂散为-73dBc，频道切换时间小于92µS，功耗为24mW。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-19 |
| 页码 | 141 |
| 源URL | [http://159.226.65.12/handle/80137/8741]  |
| 专题 | 电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 潘杰. CMOS电感类器件及低电压宽带射频CMOS频率综合器的研究[D]. 电子学研究所. 中国科学院电子学研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：电子学研究所
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