一种60 GHz CMOS高效率功率放大器

为了满足短距离无线高速传输的应用需求,基于SMIC 90 nm 1P9M CMOS工艺,设计了一种可工作在60 GHz的功率放大器(PA)。该PA为单端三级级联结构。采用顶层金属方法,设计具有高品质因子的小感值螺旋电感,用于输入、输出和级间匹配电路,以提高电路的整体性能。通过减少传输损耗和输出匹配损耗,提高了附加功率效率。仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,该PA的功率增益为17.2 dB,1 dB压缩点的输出功率为8.1 dBm,饱和输出功率为12.1 dBm,峰值功率附加效率为15.7%,直流功耗为70 mW。各性能指标均满足60 GHz通信系统的要求。     

基于类线性插值算法的DDFS设计与实现

提出一种可用于DDFS的类线性插值算法,并在FPGA上进行了硬件实现。分析了DDFS核心模块(相位-幅度转换模块)中各种算法的优缺点,提出了一种采用线性函数和抛物线函数对正弦波曲线进行分段拟合的算法。该算法提高了算法精度,有效降低了算法复杂度,有利于加快硬件的运行速度。通过Matlab对拟合结果进行分析,得到符合电路性能要求的多项式系数。对基于类线性插值算法的DDFS进行硬件设计。采用Altera 公司Cyclone II器件进行FPGA实现。实验结果表明,该DDFS的频谱纯度高,SFDR达－94 dBc。电路结构简单,易于实现。     

一种宽带高效包络跟踪放大器的设计

为了高效处理宽带非恒包络信号,利用宽带包络信号功率主要集中在低频部分的特性,结合线性放大器和开关类放大器的优势,设计了一个宽带包络跟踪放大器。该放大器由一个宽带线性级和一个受线性级控制的高效开关级组成。线性级采用折叠式共源共栅放大器结构,具有AB类输出级及输出级缓冲;开关级采用同步降压型DC-DC变换器结构,包含驱动电路及“防直通”模块。整个电路采用Jazz 0.18 μm BiCMOS工艺进行设计仿真,结果表明,在3.3 V电源电压下,线性级单位增益带宽约为50 MHz,可驱动300 mA电流,具有188 V/μs的摆率,包络跟踪放大器可跟踪包络信号幅度和带宽的瞬时变化,改变开关导通比以及开关频率。     

基于RNS算法的高阶FIR滤波器设计

以{2n－1,2n,2n+1,2ⁿ－¹－1,2ⁿ⁺¹－1}为余数基,在余数系统(RNS)的基础上设计了一种128抽头有限脉冲响应(FIR)滤波器。针对大位宽输入,利用基于华莱士(Wallace)树结构的纯组合逻辑电路,实现了二进制到余数的转换。相较于一般抽头中乘法器级联加法器的结构,设计的乘累加(MAC)单元将加法运算合并到部分积求和中,减少了一级模加法器,使得电路延时进一步减少。此外,通过对进位保留加法器(CSA)的中间结果取模,避免了加法运算引起的位宽增加,从而降低了整个运算的复杂度。电路在FPGA上设计实现。实验结果表明,该滤波器的延时为3.55 ns,功耗为2 585 mW,消耗的硬件资源明显降低。     

一种SiGe BiCMOS 3级级联60 GHz LNA

基于0.18 μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种高增益单端3级级联60 GHz低噪声放大器。级间匹配采用LC谐振,以减小传输损耗,引入的级间电感L与上级输出寄生电容、下级输入寄生电容谐振,以减小寄生效应的影响。在3.3 V供电电压下,60 GHz频率处的功率增益S21达到21.8 dB,噪声系数NF为6.1 dB;在58~65 GHz频段内,输入和输出反射系数S11和S22均小于－10 dB。     

一种基于FPGA进位链的时间数字转换器

提出了一种基于Xilinx Virtex-5 FPGA的时间数字转换器。利用Virtex-5中专用进位链CARRY4构造的延迟链,对时钟周期进行内插以得到更高精度的测量。此外,运用布局布线约束来减少延迟链的不一致性,降低了微分非线性(DNL)以及积分非线性(INL)。仿真结果表明,最低有效位(LSB)为52.22 ps,精度(RMS)约为25 ps,INL为0~0.9 LSB,DNL为－0.03~0.1 LSB。     

一种基于FPGA的时钟相移时间数字转换器

提出了一种基于Xilinx Virtex-5 FPGA的时钟相移采样(SCS)时间数字转换器(TDC)。利用Virtex5内部的时钟管理模块(CMT)产生16路固定相移的时钟信号,经过16路D触发器对输入信号同时进行采样量化。与传统的基于抽头延迟链结构相比,所用资源更少,性能更加稳定。仿真结果表明,该TDC的精度高于64 ps,占用数字时钟管理(DCM)与锁相环(PLL)资源小于20%,积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)都小于0.3 LSB。     

应用于流水线ADC的LMS自适应校准算法与FPGA实现

研究了应用于流水线模数转换器(ADC)的LMS自适应数字校准算法及其FPGA实现。该校准算法可用于校准大多数已知的误差,包括非线性运算放大器的有限增益、电容失配,以及比较器的失调等。通过Simulink软件,对一个12位160 MS/s的流水线ADC进行建模。采用LMS自适应校准算法对该流水线ADC进行校准,并将算法在Virtex-5上实现了硬件设计。实验结果表明, 输入信号频率为58.63 MHz时,流水线ADC的无杂散动态范围(SFDR)和有效位(ENOB)分别由校准前的46.31 dB和7.32位提高到校准后的82.03 dB和11.12位。     

一种基于维纳延迟环的高线性度TDC

设计了一种基于维纳延迟环的时间数字转换器(TDC)。该TDC基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺进行设计,实现了高分辨率和高线性度。采用一种新型环形传播延迟结构来代替时钟信号,相比传统结构,减少了1组粗-精2级插值器的使用。粗计数器由该新型环形传播延迟结构和6位计数器构成,实现了输入的START信号与周期信号同步,测量动态范围达到208 ns。粗-精2级插值器中,第1级由粗插值器和同步器构成,第2级是一个基于单阶维纳环的精插值器。利用维纳环的循环滑动测量技术,有效提高了TDC的转换线性度。仿真结果表明,该TDC的分辨精度可达10 ps,微分非线性低于20 ps,积分非线性低于30 ps。     

一种采用PV补偿的输出缓冲器设计

提出了一种采用工艺、电压(PV)补偿的输出缓冲器,以减小PV变化对输出信号压摆率的影响。采用非门与四个相同类型MOS管连接,实现全工艺角的探测。PV探测电路的输出电压与对应的偏置电压比较后得到补偿逻辑组合。在电压探测电路中,采用带隙基准电路产生偏置电压,以避免误码补偿。该输出缓冲器采用SMIC 90 nmCMOS工艺进行设计,版图面积为0.018 mm²。仿真结果表明,在全工艺角、20 pF负载的条件下,最高传输频率为650 MHz/500 MHz。相比于电路补偿前,VDDIO为1.2 V时,输出信号上升、下降压摆率差值分别减小了30.1%、31.8%;VDDIO为2.5 V时,输出信号上升、下降压摆率差值分别减小了27.6%、29.3%。