調頻鎖相環集成電路的設計研究.pdf

車載MP3就是一個立體聲FM調頻發射器，能將Disman、MD、MP3等各種播放器中的音頻信號轉換成高保真的無線FM調頻立體聲信號發射出去，用汽車或家里的收音機進行接收。這種發射器的核心芯片就是調頻立體聲發射IC，它實現了在一塊芯片上立體聲編碼和FM發射功能的集成，整個芯片可以分為部分：立體聲編碼和調頻發射。本文設計的就是其中的調頻發射部分。論文首先介紹了調頻立體聲發射的基本原理與技術指標，以及實現調頻發射功能的調頻鎖相環的工作原理與結構。采用VerilogA建立了調頻鎖相環的行為級模型，并以此為平臺，介紹了調頻鎖相環中各個模塊的功能及其對環路工作的影響。作為射頻應用，論文也大致討論了射頻應用下器件模型的相關問題。論文的第四到第七章詳細論述了環路各個模塊的電路設計，并給出了仿真波形和版圖。其中第六章闡述的雙電調VCO的設計是電路設計的重點與難點，也是本文闡述最為詳盡的章節，詳細分析了VCO結構的選擇、性能指標以及有效的降噪技術，對NMOSPMOS交叉耦合LC壓控振蕩電路進行了輸出頻率仿真、雙端壓控特性仿真和相位噪聲的仿真，并實現了流片驗證，在第九章給出了測試結果。第八章的環路仿真，利用建立的行為級模型仿真，形象地論證了環路中各模塊的參數對環路鎖定時間的影響，并驗證了所設計的環路濾波器參數。第十章總結了論文所做工作，提出了改進的設想和展望。論文最終設計了一個調頻鎖相環，中心頻率為1.52GHz，發射頻率93.35～97.61MHz，對于調頻廣播的200kHz頻道帶寬要求，可以實現20個以上的發射頻道選擇。經行為級仿真，鎖相環的鎖定時間約為600～700ms。而雙電調的VCO實現了1.4936～1.5618GHz的調諧范圍，兩個壓控端的增益實現了10倍以上的差異，偏置電流不超過6mA，電源電壓3V，相位噪聲102.5dBcHz@100kHz。