本文關(guān)鍵詞：應用于WSN節(jié)點的低電壓低功耗CMOS PGA的設計

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network, WSN)技術(shù)是一門結(jié)合無線通信、計算機和傳感器的新興技術(shù)。它能夠?qū)崟r感知、處理網(wǎng)絡中各個節(jié)點的信息并通過無線收發(fā)機完成節(jié)點之間的通信。在收發(fā)機鏈路中,可編程增益放大器(Programmable Gain Amplifier, PGA)是關(guān)鍵的組成部分。它根據(jù)輸入信號的強度調(diào)節(jié)信號的放大增益,使得輸出信號幅度恒定,以保證接收機能夠正確解調(diào)接收到的信號。論文介紹了一種基于0.18μm CMOS工藝,應用于無線傳感器網(wǎng)絡的2MHz低電壓低功耗可編程增益放大器。為了滿足無線傳感器網(wǎng)絡的低功耗要求,PGA電路采用1V電壓供電。根據(jù)IEEE 802.15.4協(xié)議得到PGA增益變化范圍為0～70dB,所以電路采用級聯(lián)放大器的系統(tǒng)架構(gòu),由固定增益級和可變增益級組成。放大器級間引入交流耦合和選通開關(guān),分別用于消除直流偏差和短路不工作的放大器。固定增益級是采用gm-boost結(jié)構(gòu)的兩級放大器,增益由電阻比值決定,可實現(xiàn)良好的精度�？勺冊鲆婕壍暮诵氖情]環(huán)運放,該結(jié)構(gòu)允許較大幅度的輸入信號,以提高系統(tǒng)的線性度�？汕袚Q的反饋電阻陣列實現(xiàn)增益可變,數(shù)字譯碼電路控制增益可編程且步進為2dB。本文給出了可編程增益放大器的電路設計、前仿真、版圖設計、后仿真和測試結(jié)果。測試結(jié)果表明,PGA電路的增益范圍為6.32-74.45dB,頻帶范圍為0.5MHz～3.5MHz。差分輸出擺幅可達0.72V,在0dB增益下的輸入1dB壓縮點為-7dBm。在1V電源電壓下電路的功耗為1.37mW。本文設計的可編程放大器的性能基本滿足指標要求,可應用于無線傳感網(wǎng)的收發(fā)機機中。
【關(guān)鍵詞】：可編程增益放大器 dB增益 低電壓 低功耗
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN722;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 課題背景與意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 研究內(nèi)容與設計指標10
• 1.3.1 研究內(nèi)容10
• 1.3.2 設計指標10
• 1.4 論文組織10-12
• 第2章 可編程增益放大器概述12-26
• 2.1 IEEE 802.15.4標準12-14
• 2.2 無線收發(fā)機結(jié)構(gòu)14-16
• 2.2.1 超外差式接收機14-15
• 2.2.2 零中頻接收機15
• 2.2.3 二次變頻寬中頻接收機結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2.4 超外差發(fā)射機結(jié)構(gòu)16
• 2.3 自動增益控制(AGC)系統(tǒng)16-19
• 2.3.1 自動增益控制系統(tǒng)基礎16-17
• 2.3.2 自動增益控制電路的環(huán)路分析17-19
• 2.4 可編程增益放大器的性能指標19-24
• 2.4.1 功耗19-20
• 2.4.2 線性度20-21
• 2.4.3 噪聲21-24
• 2.4.4 動態(tài)范圍(Dynamic Range,DR)24
• 2.5 本章小結(jié)24-26
• 第3章 可編程增益放大器電路設計26-50
• 3.1 系統(tǒng)架構(gòu)26-27
• 3.2 增益調(diào)節(jié)技術(shù)27-31
• 3.2.1 閉環(huán)結(jié)構(gòu)28-30
• 3.2.2 開環(huán)結(jié)構(gòu)30-31
• 3.3 固定增益級31-38
• 3.4 可變增益放大器38-46
• 3.5 可編程增益放大器的前仿真結(jié)果46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 第4章 可編程增益放大器版圖設計與后仿真50-60
• 4.1 無源器件50-53
• 4.1.1 電阻50-52
• 4.1.2 電容52-53
• 4.2 器件的匹配53-54
• 4.3 閂鎖效應54-55
• 4.4 電路版圖設計55-56
• 4.5 后仿真結(jié)果56-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第5章 可編程增益放大器芯片的測試60-68
• 5.1 測試儀器及設備60
• 5.2 系統(tǒng)框圖60-62
• 5.3 芯片性能測試結(jié)果62-65
• 5.3.1 直流工作點測試62-63
• 5.3.2 增益測試63
• 5.3.3 瞬態(tài)波形測試63-65
• 5.3.4 線性度測試65
• 5.4 本章小結(jié)65-68
• 第6章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文76

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本文編號：657801