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1、盲信号测量接收机射频前端电路优化设计与仿真1、相关定义1.1、电路结构参数定义及仿真分析系统定义:工作速率:2.5Gbps的数据流。增益:在TIA输出信号只能达到十几或者几十毫伏的情况下。为了使输出接口电路处于电流模输出状态。LA的增益需要达到40dB左右。带宽:LA的带宽需要达到所传输数据最大速率,在本次设计中限定所能通过数据最高速率为2.5Gbps因此LA的带宽为2.5G。失调电压:由于工艺的原因或者电路结构的原因导致的实际工作点的电压与理想工作点电压偏差而导致电路的性能受到影响。这两个电压之差即为失调电压。允许有小于30mV的失调电压。输出特性:达到标准
2、CML格式输出。需要达到600mV的输出。同时需要与外界有50?的匹配,以实现功率的最大输出。电路结构:42用于高速光互连的光接收机前端放大电路设计图4.12LA部分电路原理图仿真:电路的AC仿真得出的带宽及增益如图4.13:图4.13LA电路前仿真的增益及相位特性曲线LA电路的带宽能达到2.5G。增益达到35.96dB。符合设计的要求。在Trans仿真中,仿真中输入为30uA,2.5G伪随机电流信号的情况下输出端输出瞬态波形及眼图如图4.14,4.15:图4.14输入为30uA,2.5G伪随机电流信号的情况下LA电路瞬态输出信号图第四章主放大器的设计43图4
3、.15输入为30uA,2.5G伪随机电流信号的情况下LA电路瞬态输出眼图在输入为2mA,2.5Gbps伪随机电流信号的情况下输出端输出瞬态波形及眼图如图4.16,4.17:图4.16输入为30uA,2.5G伪随机电流信号的情况下LA电路瞬态输出信号图图4.17输入为30uA,2.5G伪随机电流信号的情况下LA电路瞬态输出眼图从两图的对比可以看出:电路系统在输入30uA和2mA的伪随机电流信号范围内,都能够使输出达到开关状态,输出CML信号。电路的工作范围较宽。从上面的眼图看出,输出信号的眼开度都很大,眼皮厚度很小。有一定的正44用于高速光互连的光接收机前端放大
4、电路设计负不对称性。Jitter较少。能够满足CDR电路的要求。对电路能够承受的失调电压的测试:在没有引入失调电路的时候,在LA电路的第一级引入30mV的失调电压。LA电路的第二级放大电路的瞬态输出波形如图4.18:图4.18没加失调补偿电路有30mV失调电压时中间放大电路的瞬态输出波形加在差分电路两边的的直流电压不相等,不能形成差分信号。输出级的输出波形如图4.19:图4.19没加失调补偿电路有30mV失调电压输出电路的瞬态输出波形电路完全不能工作。输出不是CML差分信号。整个电路无效。加入失调补偿电路之后:经过补偿电路的补偿,失调电压为0.4mV。对电路的
5、正常工作基本上不受影响。输出级的输出波形如下:第四章主放大器的设计45图4.20加失调补偿电路有30mV失调电压输出电路的瞬态输出波形能够输出完整的CML波形。电路的后仿真结果:在输入为30uA,2.5Gbps的伪随机电流信号条件下,输出级的瞬态输出波形如图4.21:图4.21输入为30uA,2.5Gbps的伪随机电流信号条件下,输出级的瞬态输出波形相比前仿真,瞬态输出波形一路输出信号有了一定的ripple。这个问题可以通过多引入几级Buffer加以解决。1.2、晶体振荡器基本结构及概念通常只使用一个晶体管就可以实现一个晶体振荡器,图4-4是由单晶体管组成的振
6、荡器,晶体连接在漏极和栅极之间,根据接地点不同,可以衍生出三种不同结构的振荡器,Pierce振荡器,Colpitts振荡器和Santos振荡器,本文设计的振荡器采用Pierce结构,可以由栅极或漏极作为输出端。291.3、基本概念频率综合器通常以一个参考频率为基础,产生一个或多个输出频率,它的输出频率可以表示为:foutf0kfch(5-1)其中f0为输出频率的最小值,fch为输出频率的信道间隔,即输出频率的精度,而k一般由数字电路控制,输出不同频率的信号。频率综合器主要指标包括输出频率范围,精度,纯度等,下面将具体说明各个指标[16]。1.4、功率因数的定义
7、线性电路的功率因数习惯用COS?)表示,(P为正弦电压与正弦电流间的相位差。但是由于整流电路中二极管的非线性,尽管输入电压为正弦,电流却严重非正弦,因此线性电路中功率因数的定义不再适用于AC/DC电路。这里定义功率因数(PowerFactor,PF)为电路的有功功率与视在功率的比值,如式2.1所示:=(2.1)SUrIR式中:P为输入有功功率、S为视在功率、仏为电网输入电压有效值、为输入电流有效值、C//为输入电压基波有效值、//为输入电流基波有效值、为输入电流基波与输入电压的相位差。市电输入电压为正弦,但输入电流为非正弦,会含有大量高次谐波成分,所以输入电可
8、以发现,当电流不含谐波分量时,功率因数
