低功耗高线性度可调谐复数滤波器的设计.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TN492密级：公开UDC：621.3学号：151272低功耗高线性度可调谐复数滤波器的设计研究生姓名：游玉洁导师姓名：吴建辉申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称电子科学与技术论文答辩日期2018年5月30日二级学科名称微电子学与固体电子学学位授予日期2018年月日答辩委员会主席李祖华评阅人龚建荣钱钦松2018年6月11日硕士学位论文低功耗高线性度可调谐复数滤波器的设计专业名称：微电子学与固体电子学研究生姓名：游玉洁导师姓名：吴建辉教授DesignofLowPowerandHighlyLinea

2、rtyTunableComplexFilterAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYYouYujieSupervisedbyProf.WuJianhuiSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢

3、的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论

4、文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要随着通讯技术和半导体工艺的迅猛发展，集成电路技术朝着低功耗、便携式的方向迅速进步。尤其是近年来软件无线电和穿戴式医疗电子芯片的兴起使得人们对于射频收发系统的功耗要求越来越高，为了降低系统功耗，低电源电压技术得到了广泛应用。而电源电压的降低并未带来晶体管阈值电压的等比例缩小，因为过低的阈值电压会使晶体管产生漏电的风险，因此如何在阈值电压较高的低电源电压下设

5、计模拟电路成为一大设计热点和难点。而滤波器作为射频收发系统的关键模块，研究出在低电源电压下可以正常工作的滤波器电路对于降低整个射频系统的功耗具有重大意义。论文首先总结了滤波器的背景和研究现状，分析了几种射频接收机架构，由于低中频接收机架构在较低的中频范围内处理信号，功耗较低，且直流失调和1/f噪声对它的影响较小，因此采用低中频接收机架构进行全球定位系统（GPS）接收机设计。其次分析了进行低功耗设计的几种方法并最终采用低电源电压的设计模式。通过对复数滤波器的函数推导得出其系统框图，结合二阶低通滤波器的传输函数将系统框图转换为二阶复数滤波单元

6、。为了进一步降低系统功耗，论文设计了一种低电压跨导放大器电路和一种手动校准方法，该跨导放大器结构在电源到地之间层叠两个晶体管，省去了尾电流源的设计，为输入管和负载管提供了足够的电压裕度，使得其在0.6V电源电压下能够正常工作且具有足够的相位裕度，并利用共模反馈电路来稳定输出共模电平，从而大幅度降低了滤波器的功耗。本文在基于SMIC40nm工艺下进行版图的设计，并进行了流片。测试结果表明，当输入参考电流为10uA，电源电压为0.7V时，该复数滤波器的中心频率为2MHz，带宽为1.9MHz，通带增益为10.1dB，镜像抑制比大于20dB，输入

7、三阶互调点IIP3达到8dBm，功耗为0.43mW，测试功能基本满足指标要求。关键词：低电压低功耗，低中频，复数滤波器，跨导放大器IAbstractAbstractWiththefastdevelopmentofcommunicationtechnologyandsemiconductortechnology,integratedcircuitprogressestothedirectionoflowpowerandportability.Fordecreasingthepowerofthesystem,lowvoltagetechnol

8、ogyismoreandmorepopularamongthedesigners.However,thedecreaseofthepowerdoesn’tmakethethresholdvol