信息物理融合系统可实现对大规模复杂系统和广域环境的实时感知，动态监控和及时反馈。因此，需要大量的传感器和嵌入控制器来实现系统的实时信号采集和精确控制。其中嵌入式控制器的核心模块包含了数字信号处理器，无线收发机和模拟接口电路。以模拟接口电路为例，其核心功能包含了对模拟、数字和射频信号等多种类型信号的处理，面临着大量的设计挑战。研究并设计低功耗、低成本、灵活和通用的模拟接口电路对信息物理融合系统的广泛应用具有重要意义。
　　本论文的研究内容主要集中在这些接口电路的关键技术，并设计了关键模块。从低功耗、低成本、灵活性和通用性等设计考虑出发，本文具体的研究工作内容如下:
　　(1)具有dB线性增益控制特征的大带宽可变增益放大器的研究和设计。本论文提出一种新型可变增益放大器的拓扑结构。所设计的可变增益放大器实现了大带宽和PVT鲁棒性，设计采用了电流复制技术，直接级联技术和温度补偿技术。基于所提出的拓扑结构，论文首先展示了采用电阻负载的可变增益放大器。测试结果表明，电阻负载的可变增益放大器的增益控制范围为41dB，dB线性误差为0.6dB，带宽为580MHz。为了减小PVT对可变增益放大器性能的影响，论文进一步提出了基于有源负载的可变增益放大器。该设计采用有源负载来降低工艺和供电电压对性能的影响，并通过温度补偿电路来降低温度对性能的影响。该设计技术也得到了流片验证。测试结果表明:基于双极型晶体管的有源负载可变增益放大器增益控制范围为51dB，dB线性误差为0.65dB，带宽为740MHz。基于偏置亚阈值区MOS的有源负载可变增益放大器增益控制范围为45dB，dB线性误差为0.85dB。为了进一步减小工艺对可变增益放大器性能的影响，研究和设计了基于电流分流的有源负载可变增益放大器。基于仿真验证，该电路可以通过改变偏置电流来改变带宽。所研究的可变增益放大器都可以通过改变级联数目，来改变增益控制范围。
　　(2)14位逐次逼近型模数转换电路的研究和设计。为了简化结构和降低功耗，该电路采用了上级板采样技术和劈开电容结构，优化了电容校准算法，减少了冗余电容数目。采用劈开电容结构来减少一个参考电压，从而去除了一个参考电压缓冲器，进而降低了电路的整体功耗。优化的电容校准算法是基于高段电容之间的切换产生电压误差，并通过低段电容量化电压误差，来求得高段电容的真实权重。冗余位电容的使用可以纠正高位的比较错误，同时简化电容校准算法。基于Matlab的行为级仿真表明，所采用的电容校准算法可以将SARADC的SFDR提升29dB，SNDR提升23dB。同时，该逐次逼近型模数转换器采用了上级板采样，减少了开关切换的次数，进一步降低了功耗。基于CadenceIC仿真表明，所设计的逐次逼近型模数转换器的有效位数为13.7位。
　　(3)数字发射机中核心模块的研究和设计。本论文采用了Σ??调制技术，实现了低功耗、小面积的射频数模转换器。论文设计并测试验证了基于Σ??调制2位数字输出的RFDAC。测试结果表明，基于Σ??调制2位数字输出的RFDAC存在本振泄漏和非线性的问题。为了进一步抑制本振泄漏和减少非线性，设计了基于Σ??调制1位数字输出的RFDAC。同时，该RFDAC可以通过搭建半数字FIR滤波器减少噪声。本论文采用二维振荡器的注入锁定分频器的结构设计了多相位时钟发生器。所提出多相位时钟发生器可以通过编程的方式改变总延时从而实现分频比的编程控制。为了验证所研究的多相位时钟发生器具有可变分频比的功能，基于该结构的4/5分频器采用标准的0.18μmCMOS工艺制造。测试结果表明，该4/5分频器的工作频率范围为4.8至6.2GHz，最大功耗为0.5mW，具有可精确控制的分频比。