文档介绍：复旦大学
硕士学位论文
CMOS宽带低噪声放大器的研究与设计
姓名:廖友春
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:唐长文;闵昊
20070521
摘要无线通信技术和工艺的迅速发展使得越来越多的射频系统的单片集成成为可能。应用于数字高清电视的射频电视调谐器就是其中之一。随着全世界数字电视产业的飞速发展,电视调谐器系统的单片集成技术也得到了广泛的关注和深入的研究。宽带低噪声放大器是电视调谐器的重要模块,其功能在于对接收到的射频信号进行预处理以得到适当幅度,高信噪比的输出信号,再由后级模块进行处理。本文主要针对电视调谐器系统应用,研究宽带低噪声放大器的电路理论与实现方法,并详细分析了电路设计过程中的各种关键技术问题。首先,从电视调谐器系统架构得出低噪声放大器的性能指标要求,初步分析了电路设计的难点是低噪声与高线性度等要求。接着,对基本的骷肷模型进行分析,研究了器件中噪声的机理与模型,以及器件非线性的计算方法。在此基础上,介绍了几种基本的窄带低噪声放大器电路结构,对各自的输入阻抗、噪声系数等参数进行了推导,为宽带低噪声放大器的分析和设计提供了初步的理论基础。在此基础上,开始研究宽带低噪声放大器的设计与优化。文中详细的介绍了一个采用噪声抵消技术的单端宽带低噪声放大器的设计方法,包括电路结构的选取,电路参数的分析与计算,器件参数的选取,电路性能的优化等。总结了该电路的优缺点和设计极限。更进一步的,介绍本文工作的重点,即全差分可变增益低噪声放大器的设计。该电路基于电容交叉耦合共栅放大结构,提出了采用平衡瞧胶獗溲蛊做直流通路对噪声的降低作用,以及采用管做负载对降低噪声系数、稳定直流工作点和提高线性度的好处。理论分析和仿真显示电路设计指标优良。最后,通过两次流片验证了电路的基本理论和设计方法和正确性。详细介绍了芯片版图设计,封装,测试等环节需要考虑的细节。测试结果显示芯片各项指标已经基本满足了电视调谐器的系统要求。关键词:集成电路设计,电视调谐器,宽带低噪声放大器,噪声系数,线性度中图分类号:Ⅲ
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第一章概述数字电视调谐器系统随着信息通信和集成电路技术的不断进步,各种基于集成电路工艺频收发系统逐渐被淘汰,如电报,传呼机等;另外一些在不断的改进和完善,如手机,无线局域网等;而更多的新兴技术和领域正蓄势待发,将对各种传统模式和人们的日常生活带来巨大的变革。这些新兴领域包括射频识别,超宽带网络指咔宓缡拥取数字高清电视是最近十年才出现的新兴产业。相对于传统的模拟电视,数字电视具有画面清晰度高,抗干扰能力强,频谱利用率高等优点,得到了世界各国定了自己的发展战略,到年美国已经全部实现了电视信号的数字化传送,走的规划【浚辏佬谴洹⒂邢叩缡油透魇〉缡犹ㄈú渴迪质只年,广播影视节目制作、播出及传输实现数字化,数字电视接收机得到普及;年,全面实现电视信号数字化,停止模拟电视的播出。相应的,世界各国和地区都指定了自己的数字电视编解码与传输标准【。从图可以看到,北美采用的是,地面数字多媒体,电视广播曜糵。简而言之,全球数字电视产业链正在全面铺开。图世界各国数字电视标准分布的有线,无线收发系统都得到了迅猛的发展。技术的不断革新使得一些传统的射的广泛关注。从年法国在全世界首先试播数字电视以来,各国均积极的制淘汰了传统的模拟电视。而中国国家广播电视局也制定了我国数字电视发展三步标准,欧洲大部分国家采用标准,,琲/
萎竹饼移囱点燃蜪对于一个数字电视接收系统,主要包括射频前端、⒈淦怠⒆;坏却恚弥低频的数字信号输出;数字后端部分根据不同的传输标准将信号解调还原,同时驱动显示终端;最后,电视影音信号在高清电视、手机、汽车、电脑等各种显示终端上显示出来。数字电视系统设计与集成的最大难点在于射频前端电视调谐器性能要求很高,这样就对单芯片集成的调谐器设计提出了挑战【俊D壳针对各种不同频段和标准的电视调谐器芯片都有研究和报道捎玫墓ひ除了外,还有珺萚俊A硗猓捎孟低撤庾..设计的研究也是一个热点【,上变频混频器,下变频混