【摘 要】
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低功耗蓝牙是一种低成本低功耗的短距离无线通信技术,已经得到了广泛的应用。作为无线系统射频收发机中锁相环的关键模块,压控振荡器的功耗直接关系着整个系统的功耗水平,而降低电源电压作为实现低功耗的一种重要方法,近年来受到产业界和学术界的积极追捧。论文面向低电压蓝牙中的锁相环系统应用,设计了一款适用于低电源电压下的压控振荡器电路,在产生正交信号的同时满足了系统低功耗的要求。在总结了低电压下压控振荡器和正交
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低功耗蓝牙是一种低成本低功耗的短距离无线通信技术,已经得到了广泛的应用。作为无线系统射频收发机中锁相环的关键模块,压控振荡器的功耗直接关系着整个系统的功耗水平,而降低电源电压作为实现低功耗的一种重要方法,近年来受到产业界和学术界的积极追捧。论文面向低电压蓝牙中的锁相环系统应用,设计了一款适用于低电源电压下的压控振荡器电路,在产生正交信号的同时满足了系统低功耗的要求。在总结了低电压下压控振荡器和正交二分频电路面临的挑战和应对方法后,采用Class-C型LC压控振荡器和DCVSL-R型正交二分频电路进行设计。为了进一步优化功耗和相位噪声性能,提出了一种衬底动态偏置电路结构,使交叉耦合对的衬底电压跟随振荡波形动态变化,避免交叉耦合对在输出大摆幅信号时进入线性区,恶化谐振网络的品质因数;为了提高正交二分频电路输出信号的幅度,进一步提出了一种满摆幅正交二分频电路,通过加入NMOS交叉耦合对,加快输出节点寄生电容电荷的放电速度,使输出电压摆幅达到电源电压。论文基于TSMC40nm CMOS工艺,设计了一款应用于低电压蓝牙的压控振荡器电路,并进行了后仿真验证。后仿真结果表明,在0.8V电源电压下,压控振荡器在30ns~45ns内起振;内核单端摆幅为940mV~993mV,消耗1.2mA~1.3mA电流;在所有工艺角下均能覆盖2.4GHz~2.485GHz频率范围,在该频率范围内,相位噪声为-121.5dBc/Hz@1MHz~-123.3dBc/Hz@1MHz。
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