電荷泵式自動幅度控制電路的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、近幾十年,無線通信取得了巨大發(fā)展,人們對更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更低功耗的要求,給射頻通信系統(tǒng)的設(shè)計不斷提出新的挑戰(zhàn)。無論是有線還是無線應(yīng)用,都是通過采用更高頻譜利用效率的調(diào)制方案或者更寬的信道帶寬來實現(xiàn)低功耗、低成本和高數(shù)據(jù)速率。另外,隨著各種通信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和新的應(yīng)用不斷出現(xiàn),為了向后兼容和降低成本,要求射頻通信系統(tǒng)能支持多個通信標(biāo)準(zhǔn)以及一些寬帶系統(tǒng)本身的特點,如DVB-C等,促進(jìn)了人們對寬帶器件的研究。
　　在現(xiàn)代通信器件中,作為頻

2、率綜合器核心模塊的壓控振蕩器,對數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收起著非常重要的作用。由于壓控振蕩器的相位噪聲決定了射頻通信系統(tǒng)的靈敏度,所以如何設(shè)計和實現(xiàn)低相位噪聲的寬帶壓控振蕩器以滿足寬帶收發(fā)機(jī)系統(tǒng)的要求,成為當(dāng)今工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究的熱點。
　　要實現(xiàn)低相位噪聲的寬帶壓控振蕩器,自動幅度控制(Automatic-Amplitude Control，AAC)電路是一個必不可少的電路單元,因為沒有自適應(yīng)環(huán)路,很難在所有條件下都能使壓控振蕩器的偏置電

3、流工作在最優(yōu)值。因此,本文分析了目前普遍采用的傳統(tǒng)模擬和數(shù)字AAC電路各自的優(yōu)缺點。傳統(tǒng)模擬AAC電路具有控制精度高的優(yōu)點,但是其各個電路模塊的噪聲會嚴(yán)重惡化壓控振蕩器的相位噪聲。傳統(tǒng)數(shù)字AAC電路雖然解決了傳統(tǒng)模擬AAC電路惡化壓控振蕩器相位噪聲的問題,但是由于引入了數(shù)字時序邏輯電路,它具有穩(wěn)定時間過長、電路設(shè)計相對復(fù)雜的缺點?；谶@些分析,我們詳細(xì)闡述了兼有模擬和數(shù)字AAC電路優(yōu)點的電荷泵式AAC電路的工作原理、子電路的設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)

4、計方法。電荷泵式AAC在工作原理上和傳統(tǒng)的模擬、數(shù)字AAC電路一樣,都是一個通過控制壓控振蕩器的幅度來調(diào)節(jié)其工作電流,以實現(xiàn)最優(yōu)工作狀態(tài)的負(fù)反饋系統(tǒng)。它包括壓控振蕩器、幅度檢測器、比較器、電荷泵和可調(diào)節(jié)式參考電壓產(chǎn)生電路等模塊。顯然,引入電荷泵模塊是該AAC電路區(qū)別于傳統(tǒng)模擬和數(shù)字AAC電路的顯著特點。一方面,當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時,電荷泵的輸出為高阻狀態(tài),隔離了環(huán)路中其它電路模塊噪聲對壓控振蕩器相位噪聲的影響,解決了傳統(tǒng)模擬AAC電路會惡化

5、壓控振蕩器相位噪聲的問題;另一方面,在整個環(huán)路中只需要幾個簡單的組合邏輯門,沒有時序邏輯電路,從而解決了傳統(tǒng)數(shù)字AAC電路的穩(wěn)定時間過長、電路設(shè)計相對復(fù)雜的問題。
　　最后,為了驗證本文理論分析和設(shè)計方法的正確性,采用CSM0.25um射頻混合信號CMOS工藝,利用Cadence公司的相應(yīng)EDA工具,設(shè)計了一個調(diào)諧范圍為80MHz-900MHz的寬帶壓控振蕩器。該壓控振蕩器利用電荷泵式AAC電路來優(yōu)化每個頻率點處的工作電流。流片后