低電源電壓可變增益放大器設計.pdf

1、隨著無線智能終端功能的不斷豐富，可穿戴設備、無線傳感器網(wǎng)絡、無線手持終端、體域網(wǎng)等得到了快速發(fā)展，如何延長無線終端的續(xù)航能力成為了越來越突出的問題。此外，現(xiàn)代CMOS工藝特征尺寸的不斷減小，要求電路電源電壓不斷降低，這無疑增加了電路設計難度。無線收發(fā)芯片作為無線終端核心部件，其性能決定了整個無線通信的質(zhì)量和終端設備的續(xù)航能力，作為無線收發(fā)芯片重要模塊的可變增益放大器，其電路設計的好壞往往直接決定了射頻接收機的總體性能，因此對低電源電壓可

2、變增益放大器的研究具有重要意義。
　　論文設計了一種2.4GHz ISM頻段、符合ZigBee無線傳感網(wǎng)絡標準的、可由單一太陽能電池供電的低電源電壓(0.6V)可變增益放大器。論文首先分析論述了低電源電壓電路設計的必要性，總結(jié)歸納了目前低電源電壓可變增益放大器電路設計的主要方法，根據(jù)Zig Bee無線接收機的性能特點和總體指標要求，確定了低電源電壓可變增益放大器的性能指標要求。根據(jù)該項性能指標要求，選擇了開環(huán)增益粗調(diào)和閉環(huán)增益精調(diào)

3、相結(jié)合的結(jié)構作為本論文可變增益放大器的結(jié)構，并采用主從結(jié)構為本論文低電源電壓設計主要實現(xiàn)方案。論文對增益粗調(diào)電路、級間級聯(lián)電路、單位增益緩沖器電路、增益精調(diào)電路、偏置級電路、電阻反饋陣列電路等模塊進行了設計和優(yōu)化。其中，增益粗調(diào)電路中引入電流鏡型有源負反饋實現(xiàn)電路抗工藝變化;單位增益緩沖器電路中引入動態(tài)偏置和低電源電壓class-AB輸出級，提升電路帶寬和驅(qū)動能力;增益精調(diào)電路中引入交叉耦合結(jié)構，對共模增益和差模增益進行差異化設計，緩解

4、了共模負反饋電路對環(huán)路增益的要求。該低電源電壓可變增益放大器前級采用開環(huán)結(jié)構降低電路整體功耗，后級電路采用閉環(huán)結(jié)構提升整體電路線性度，采用主從結(jié)構實現(xiàn)電路低電源電壓(0.6V)設計，可由單太陽能電池供電，具有低功耗、高可靠性的特點。
　　本論文所設計的低電源電壓可變增益放大器采用SMIC180nm RFCMOS工藝進行了原理圖和版圖的設計，后仿真結(jié)果表明該可變增益放大器在0.6V電源電壓下實現(xiàn)了0dB到60dB的增益調(diào)節(jié)范圍，增益