论文部分内容阅读
穿戴式智能设备的出现，为人们的生活带来了极大的方便。其原理就是将手机终端和WiFi或蓝牙的技术进行融合，而WiFi或蓝牙都是工作在2.4GHz的频率段上，这将使工作在2.4GHz频率段上的接收机进一步成为研究的热点，锁相环频率合成器在接收机中扮演着非常重要的作用，它为整个接收机架构提供精准的系统时钟，完成信号的调制解调等功能。其输出时钟的质量将直接影响接收机的精度和误码率。 本文对工作在2.4GHz频率段上的接收机中锁相环频率合成器电路进行了深入的分析，并结合蓝牙接收机对低相位噪声的要求，针对性地设计了一款全集成锁相环频率合成器。所做的具体内容如下:第一，采用从上而下的设计方法，建立起锁相环的基本模型，推导了锁相环的传递函数，分析了各模块噪声源的特性，并利用Matlab编程计算，获得了一组最佳的系统参数;第二，鉴频鉴相器采用一种高性能差分D触发器结构，确保了控制信号之间相同的延时;第三，采用gain-boost结构、源极开关等技术解决了电荷泵电路的非理想因素;第四，采用电容倍乘技术，显著减小了环路滤波器电容的面积，实现了锁相环频率合成器的全集成设计;第五，采用开关电容阵列和二次谐波谐振滤波技术，降低了压控振荡器的压控增益Kvco和相位噪声;第六，设计并实现了一款高性能的低压差线性稳压器(LDO)，可为系统提供稳定的电源电压。 最后，本文基于台积电(TSMC)0.13μm RF1P6M工艺，全面完成了全集成锁相环频率合成器的设计工作。其输入参考频率为24MHz，输出频率为2.4GHz。后仿真结果表明，其相位噪声为-85dBc/Hz@10KHz和-133.6dBc/Hz@3MHz，锁定时间小于25μs，总体电流功耗为12mA，可满足2.4GHz频率段上，普通蓝牙接收机系统设计要求。对已流片成功的LDO芯片(TSMC0.35μm RF1P4M)进行了测试，结果表明，电流负载在10ns内从0切换到100mA时，其最大压差小于40mV，可满足锁相环频率合成器对电源的要求。