射频系统内低中频滤波器的设计和研究.pdf

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1、复旦大学博士学位论文射频系统内低中频滤波器的设计和研究姓名：马德群申请学位级别：博士专业：微电子学与固体电子学指导教师：洪志良20040414复旦大学博士论文摘要随着无线通讯系统的发展，单片集成射频芯片成为研究设计的热点。本论文研究分析了射频系统内低中频滤波器的设计集成问题。在描述了滤波器的有源综合方法、自适应方法和跨导运放的几种结构后，给出了可用于蓝牙系统集成的两种滤波器设计：一个是低中频带通滤波器设计：另一个是低中频复数滤波器设计。应用于射频系统内的低中频滤波器，在系统集成时，由于工艺容差和时间老化的原因，需要自适应电路对其中心频率调整。本文对P

2、LL自适应电路和单积分器自适应电路进行研究分析，并利用这两种自适应电路对滤波器频率调整。在PLL自适应电路中，作者对一种由跨导运放和电容组成的VCO振荡条件进行了分析，推导了VCO中运放寄生参数对振荡频率的影响，发现通过提高OTA的输出阻抗，可以提高频率自适应的准确性。同时设计了一种简单的跨导运放作非线性负阻，解决了VCO振幅限幅的问题。在带通滤波器的设计中，使用了这种自适应电路。带通滤波器的实现采用TSMC0．35um数字工艺。芯片测试时，滤波器自适应电路能输出恒定的控制电压，滤波器频率特性正确。因而从实验上验证了PLL电路及新设计的跨导运放的可靠

3、性。在单积分器自适应电路中，对幅度锁定环路数学建模，发现环路中，低通滤波器为一阶时，环路振荡的可能性很大；环路低通滤波器在增加一个零点和一个极点的情况下，即为二阶时，环路非常稳定，通过仿真证明了这一点。为了解决大幅度差分信号的驱动问题，使用了一种rail．to—rail双端全差分buffer(注：双端全差分buffer结构非作者提出)。在复数滤波器的设计中，采用这种自适应方式，测试结果证明自适应电路工作正常可靠。采用charter0．35urn模拟工艺设计复数滤波器，论文给出了测试结果。文章最后对两种滤波器及其自适应电路的优缺点进行了比较。并对将来的

4、研究工作提出了展望。关键词：模拟集成滤波器，跨导运放，自适应电路，PLL电路，全差分buffer复旦大学博士论文ABSTRACTAsthewirelesscommunicationsystemdevelops，thefullyintegratedRFsystemonchiphasbecomeahotresearchfiled．Thisthesisdealswithlow·IFfiltersinRFsystem．Themethodsofactivefiltersynthesisandauto—tuningaswellassomestructuresof

5、transconductanceamplifiersareintroducedfirstinthispaper．TwofiltersusedinBluetoothsystemarepresented：oneisthelow-IFbandpassfilter．Theotherislow—IFcomplexfilter．Becauseofthevarianceoftheprocessandaging,theintegratedfiltermustemployauto·tuningcircuittoadjustitscenterfrequency．Them

6、ethodsofauto-tuning．includingPLL-basedtuningandsingleintegrator-basedtuningareanalyzed．whichareusedincontrollingfrequencyresponseofthefiltersdesigned．TheoscillatingconditionofsuchkindofVCO．whichconstitutesofthetransconductanceamplifierandcapacitors，isstudiedinthePLL-basedtuning

7、circuitdesign．nleinfluenceofparasiticparametersonVCOoscillatingfrequencyisderived．弧econclusionshowsthattheaccuracyofauto-tuningcircuitCanbeimprovedbyincreasingtheoutputresistanceoftheOTA．Meanwhile，anovelsimpletransconductorisinventedtolimittheoscillatingamplitudeofVCO．Onthebase

8、sof0．35urnTSMCdigitalprocess．abandpassfilterusingthisk