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RF前端的低功耗RSSI电路设计

作　者: 王跃
导　师: 刘国军
学　校: 长春理工大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: RSSI电路低功耗动态范围线性误差数字化无线传感网络
分类号: TN432
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要

无线传感网络是能量受限网络,RF前端在无线传感网结点的功耗中占有较大比例,作为RF前端的重要模块,信号强度指示电路(RSSI)的低功耗设计对于促进无线传感网络的推广发展具有实际意义。针对无线传感器网络节点芯片中2.4GHz零中频接收机的RSSI电路需求,本文设计了一款低功耗数字化RSSI电路,通过在电路结构和电路模块两个层面进行优化设计,提高了RSSI电路的整体性能,减小了功耗。在不增加系统功耗的基础上,本文通过对总体结构的优化设计减小了电路的线性误差；通过合理地设定单级限幅放大器的电路指标(增益14dB,-3dB带宽26MHz),扩大了电路的动态范围；通过采用分段负反馈直流失调消除电路结构,提高了电路的集成度；通过合理的选择模数转换器类型(SAR ADC)完成RSSI数字化,从而保证了电路保持低功耗的同时达到较高性能指标。本文设计的电路基于TSMC0.13μm RF CMOS工艺实现,芯片版图面积为0.17mm2。系统仿真结果表明,在1.2V电源电压下,电路动态范围大于72dB,线性误差小于±2dB,-3dB带宽达到3.8MHz,工作电流小于1.2mA,整体功耗小于1.5mW,满足了无线传感网络结点芯片要求的低功耗设计。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
第一章绪论  7-11
  1.1 课题背景与意义  7-8
  1.2 国内外研究现状与进展  8-10
  1.3 本文设计目标及主要内容  10
  1.4 论文的组织结构  10-11
第二章数字RSSI电路理论分析  11-23
  2.1 无线接收机射频前端概述  11-15
  2.2 数字RSSI电路理论分析及功耗优化  15-18
  2.3 低功耗RSSI数字化电路(ADC)结构选择  18-22
  2.4 总结  22-23
第三章低功耗RSSI模拟模块电路设计  23-43
  3.1 低功耗增益单元电路设计  23-25
  3.2 低功耗整流器设计  25-29
  3.3 直流失调消除电路设计  29-32
  3.4 带隙电压基准bandgap设计  32-38
  3.5 总结  38-43
第四章低功耗RSSI数字化(SAR ADC)电路设计  43-50
  4.1 SAR ADC结构及工作原理  43-44
  4.2 低功耗动态比较器电路  44-45
  4.3 采样开关电路  45-46
  4.4 数字逻辑控制模块电路  46-47
  4.5 总结  47-50
第五章版图设计及后仿真分析  50-58
  5.1 版图设计  50-52
  5.2 整体电路后仿真及结果分析  52-58
第六章总结与展望  58-60
  6.1 设计总结  58-59
  6.2 后续工作展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-63
附录  63

RF前端的低功耗RSSI电路设计

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