模擬前端電路設(shè)計

1、模擬前端電路設(shè)計內(nèi)容提要：超低功耗、高集成的模擬前端芯片是針對便攜式通信設(shè)備例如手機(jī)、以及無線終端而設(shè)計的，芯片內(nèi)部集成了雙路位接收和雙路位發(fā)送，可在轉(zhuǎn)換速率下提供超低功耗與更高的動態(tài)性能。芯片中的模擬輸入放大器為全差分結(jié)構(gòu)，可以接受滿量程信號；而模擬輸出則是全差分信號，在共模電壓下的滿量程輸出范圍為。利用兼容于和的線串行接口可對工作模式進(jìn)行控制，并可進(jìn)行電源管理，同時可以選擇關(guān)斷、空閑、待機(jī)、發(fā)送、接收及收發(fā)模式。通過線串口將器件配置為發(fā)送、接收或收發(fā)模式，可使工作在或系統(tǒng)。在模式下，接收與發(fā)送可以共用數(shù)字總線，并可將數(shù)字的數(shù)目減少到一組位并行多路復(fù)用總線；而在模式下，的數(shù)字可以被配置為位并

2、行多路復(fù)用總線，以滿足雙位與雙位的需要。關(guān)鍵詞：緩沖器；模擬前端芯片；放大器目錄引 言1第一章：的工作原理21.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理21.2線串口可用來控制的工作模式3第二章： 的典型應(yīng)用4第三章設(shè)計注意事項63.1 系統(tǒng)時鐘輸入()63.2 基準(zhǔn)配置63.3 輸入輸出耦合電路7 線路板布線7結(jié) 論8致謝9引 言轉(zhuǎn)角、以及無線終端而設(shè)計的，芯片內(nèi)部集成了雙路位接收和雙路位發(fā)送，可在轉(zhuǎn)換速率下提供超低功耗與更高的動態(tài)性能。芯片中的模擬輸入放大器為全差分結(jié)構(gòu)，可以接受滿量程信號；而模擬輸出則是全差分信號，在共模電壓下的滿量程輸出范圍為。利用兼容于和的線串行接口可對工作模式進(jìn)行控制，并可進(jìn)行電源管理，同時

3、可以選擇關(guān)斷、空閑、待機(jī)、發(fā)送、接收及收發(fā)模式。通過線串口將器件配置為發(fā)送、接收或收發(fā)模式，可使工作在或系統(tǒng)。在模式下，接收與發(fā)送可以共用數(shù)字總線，并可將數(shù)字的數(shù)目減少到一組位并行多路復(fù)用總線；而在模式下，的數(shù)字可以被配置位并行多路復(fù)用總線，以滿足雙位與雙位的需要。第一章：的工作原理1.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖1-1所示為其中，采用七級、全差分、流水線結(jié)構(gòu)，可以在低功耗下進(jìn)行高速轉(zhuǎn)換。每半個時鐘周期對輸入信號進(jìn)行一次采樣。包括輸出鎖存延時在內(nèi)，通道的總延遲時間為個時鐘周期，而通道則為個時鐘周期，圖給出了時鐘、模擬輸入以及相應(yīng)輸出數(shù)據(jù)之間的時序關(guān)系。的滿量程模擬輸入范圍為，共模輸入范圍為。為與之差。由于

4、中的前端帶有寬帶放大器，因此，能夠跟蹤并采樣保持高頻模擬輸入奈魁斯特頻率。使用時可以通過差分方式或單端方式驅(qū)動兩路輸入 與。為了獲得最佳性能，應(yīng)該使與以及與間的阻抗相匹配，并將共模電壓設(shè)定為電源電壓的一半。數(shù)字邏輯輸出的邏輯電平由決定，的取值范圍為至，輸出編碼為偏移二進(jìn)制碼。數(shù)字輸出的容性負(fù)載必須盡可能低，以避免大的數(shù)字電流反饋到的模擬部分而降低系統(tǒng)的動態(tài)性能。通過數(shù)字輸出端的緩沖器可將其與大的容性負(fù)載相隔離。而在數(shù)字輸出端靠近的地方串聯(lián)一個電阻，則有助于改善性能。 的位可以工作在高達(dá)的時鐘速率下，兩路的數(shù)字輸入將復(fù)用位總線。電壓基準(zhǔn)決定了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的滿量程輸出。采用電流陣列技術(shù)，用基準(zhǔn)下滿量

5、程輸出電流驅(qū)動內(nèi)部電阻可得到的滿量程差分輸出電壓。而采用差分輸出設(shè)計時，將模擬輸出偏置在共模電壓，則可驅(qū)動輸入阻抗大于的差分輸入級，從而簡化正交上變頻器與模擬前端電路的接口。上變頻器需要至的共模偏壓，內(nèi)部直流共模偏壓在保持每個發(fā)送整個動態(tài)范圍的同時可以省去分立的電平偏移設(shè)置電阻，而且不需要編碼發(fā)生器產(chǎn)生電平偏移。圖（）給出了時鐘、輸入數(shù)據(jù)與模擬輸出之間的時序關(guān)系。一般情況下，通道數(shù)據(jù)在時鐘信號的下降沿鎖存，通道數(shù)據(jù)則在時鐘信號的上升沿鎖存。與通道的輸出同時在時鐘信號的下一個上升沿被刷新1.2線串口可用來控制的工作模式上電時，首先必須通過編程使工作在所希望的模式下。利用線串口對器件編程可以使器件

6、工作在關(guān)斷、空閑、待機(jī)、或模式下，同時可由一個位數(shù)據(jù)寄存器來設(shè)置工作模式，并可在所有六種模式下使串口均保持有效。，的模擬電路均被關(guān)斷，的數(shù)字輸出被置為三態(tài)模式，從而最大限度地降低了功耗；而空閑模式時，只有基準(zhǔn)與時鐘分配電路上電，所有其它功能電路均被關(guān)斷，輸出被強(qiáng)制為高阻態(tài)。而在待機(jī)狀態(tài)下，只有基準(zhǔn)上電，器件的其它功能電路均關(guān)斷，流水線亦被關(guān)斷，為高阻態(tài).第二章： 的典型應(yīng)用能以或模式工作在各種不同的應(yīng)用： 如在 與技術(shù)的應(yīng)用中工作于模式，或在、及 等應(yīng)用中在與模式間切換等。在模式下，和可同時工作，且當(dāng) 為 時，消耗的功率為。實際上，總線與總線是分開的，并與數(shù)字基帶處理器通過位（位與位）并行總線

7、進(jìn)行連接。而在模式下，與交替工作，與總線共享，它們一起構(gòu)成位并行總線連到數(shù)字基帶處理器，并可通過線串行接口選擇模式以啟用或選擇模式啟用。由于在模式下，內(nèi)核被禁用而不能發(fā)送；而模式下，總線為高阻態(tài)，從而消除了雜散輻射，同時也避免總線沖突。在模式下，當(dāng)為時，模式下的功耗為，模式下的功耗為。 所示是工作在模式的應(yīng)用電路，該方案提供了完整的射頻前端解決方案。由于的采用共模電壓為的全差分模擬輸出，而具有較寬的輸入共模范圍，可以直接與收發(fā)器接口，因此可省去電平轉(zhuǎn)換電路所需要的分立元件和放大器。同時，由于內(nèi)部產(chǎn)生共模電壓免除了編碼發(fā)生器的電平偏移或由電阻電平偏移引起的衰減，保持了全動態(tài)范圍。的具有滿量程范圍

8、，可接受 的輸入共模電平。由于可以省去分立的增益放大器與電平轉(zhuǎn)換元件，因此簡化了正交解調(diào)器與之間的模擬接口。第三章設(shè)計注意事項 3.1 系統(tǒng)時鐘輸入() 芯片的與共享同一輸入，該輸入接受由設(shè)定的兼容信號電平，范圍為至。由于器件的級間轉(zhuǎn)換取決于外部時鐘上升沿和下降沿的重復(fù)性，因此，設(shè)計時應(yīng)采用具有低抖動、快速上升和下降（）的時鐘。特別是在時鐘信號的上升沿進(jìn)行采樣時，其上升沿的抖動更應(yīng)盡可能地低。任何明顯的時鐘抖動都會影響片上的性能。 實際上，欠采樣應(yīng)用對時鐘抖動的要求更嚴(yán)格，由于此時有可能將時鐘輸入作為模擬輸入對待，因此，布線時應(yīng)避開任何模擬輸入或其它數(shù)字信號線。的時鐘輸入工作在電壓閾值下，能接

9、受的占空比。 3.2 基準(zhǔn)配置內(nèi)部具有精密的內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)可在整個電源供電范圍與溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。在內(nèi)部基準(zhǔn)模式下，接時的是由內(nèi)部產(chǎn)生的。、均為低阻輸出，電壓分別為、。分別用電容作為、與引腳的旁路電容，并用電容將旁路到。在外部基準(zhǔn)模式下，在引腳一般應(yīng)施加的電壓。該模式下，、與均為低阻輸出，電壓分別為、?？煞謩e用電容作為、與引腳的旁路電容，并用電容將旁路到。在該模式下，的滿量程輸出電壓和共模電壓均與外部基準(zhǔn)成正比。例如，若增加（最大值），則的滿量程輸出電壓也增加或達(dá)到，同時共模電壓也將增加。3.3 輸入輸出耦合電路通常，在全差分輸入信號下可提供比單端信號更好的與性能，尤其是在高輸入頻率的

10、情況下。在差分模式下，當(dāng)輸入、-、對稱時，偶次諧波會更低，并且每路輸入僅需要單端模式信號擺幅的一半。而通過非平衡變壓器可為單端信號源至全差分信號的轉(zhuǎn)換提供出色的解決方案，并可獲得極佳的性能。當(dāng)然，在沒有非平衡變壓器的情況下，也可以使用運放來驅(qū)動的，此時，公司的等運放便可提供高速、帶寬、低噪聲與低失真性能，以保持輸入信號的完整性。 線路板布線需要采用高速電路布線設(shè)計技術(shù)，電路布局可以參考評估板數(shù)據(jù)資料。所有旁路電容應(yīng)盡可能靠近器件安裝，并與器件位于電路板的同側(cè)，同時應(yīng)該選用表貼器件以減小電感?？捎锰沾呻娙菖c電容并聯(lián)，以將旁路到；也可用陶瓷電容與電容并聯(lián)將旁路到；同時分別用陶瓷電容將、與旁路到；而

11、用電容將旁路到。結(jié) 論 通過具有獨立地平面與電源平面層的多層板可以獲得最佳的信號完整性。模擬地()與數(shù)字輸出驅(qū)動地()應(yīng)采用獨立的地平面，并分別與器件封裝上的物理位置相匹配，裸露的背面焊盤接到平面，兩個地平面應(yīng)單點相連，以使噪聲較大的數(shù)字地電流不會影響模擬地平面。兩個地平面之間空隙上的一點通常是單點共地的最佳位置，可以用一個低阻值的表貼電阻(至)、磁珠或直接短路來完成該連接。如果該地平面與所有噪聲較大的數(shù)字系統(tǒng)地平面如后續(xù)輸出緩沖器或地平面充分隔離，也可以使所有接地引腳共享同一個地平面。此外，高速數(shù)字信號布線應(yīng)遠(yuǎn)離敏感的模擬信號布線，以確保模擬輸入與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器隔離，減小通道間的串?dāng)_。同時應(yīng)確保所有信號引線盡可能短，并應(yīng)避免。致 謝在本次畢業(yè)論文設(shè)計中我學(xué)到了很多知識,提高了自身能力,讓我受益匪淺。 在此我感謝我們的指導(dǎo)老師，他用業(yè)余時間指導(dǎo)我們，給我們提出很多寶貴意見和建議，使得此次設(shè)計得到圓滿的成功，在此，對他表示衷心的感謝。還要