CMOS射頻集成電路分析與設計(1)

1、.1 緒論1.1 發(fā)展歷史1.2 現(xiàn)代通信系統(tǒng)概述1.2.1 通信系統(tǒng)的組成圖1-1 通信系統(tǒng)的功能方框圖1.2.2 數(shù)字通信系統(tǒng)圖1-2 數(shù)字通信系統(tǒng)的組成1.2.3 通信信道及其特性1.2.4 通信信道的數(shù)學模型圖1-3 加性噪聲信道圖1-4 帶加性噪聲的線性濾波信道圖1-5 帶加性噪聲的線性時變?yōu)V波器1.3 射頻電路在系統(tǒng)中的作用與地位圖1-6 射頻通信系統(tǒng)示意圖圖1-7 射頻前端方框圖1.4 射頻電路與微波電路和低頻電路的關系1.4.1 頻段劃分1.4.2 電路的寄生效應1.4.3 電路的設計考慮1.5 應用1.5.1 無線局域網圖1-8 Prism Duette雙頻帶收發(fā)機芯片組的總

2、體結構圖141.5.2 GSM1.5.3 WCDMA1.6 總結參考文獻2 線性射頻電路的基本特性和分析方法2.1 傳輸線圖2-1 射頻電路中常用的均勻傳輸線2.1.1 傳輸線波動方程圖2-2 一小段傳輸線的等效電路 2.1.2 終端接負載的無損傳輸線圖2-3 以負載處為原點的坐標體系 2.1.3 終端接特定負載的無損傳輸線的工作狀態(tài) 圖2-4 短路傳輸線上電壓、電流和輸入阻抗的分布圖圖2-5 開路傳輸線上電壓、電流和輸入阻抗的分布圖2.1.4 阻抗的周期性和倒置性2.1.5 微帶線設計圖2-6 微帶線的幾何結構 圖2-7 微帶線的特性阻抗圖2-8 微帶線的有效介電常數(shù) 2.2 Smith圓圖

3、2.2.1 阻抗圓圖 圖2-9 阻抗圓圖上的歸一化阻抗2.2.2 Smith圓圖上的反射系數(shù)和駐波系數(shù)圖2-10 阻抗圓圖2.2.3 導納圓圖圖2-11 導納圓圖上的歸一化導納2.2.4 Smith圓圖應用舉例圖2-12 例2.2的電路圖 圖2-13 利用Smith圓圖求解例2.22.3 雙端口網絡2.3.1 網絡參量圖2-14 雙端口網絡的電壓和電流方向 圖2-15 雙端口網絡的入射波和反射波圖2-16 S參數(shù)的測量2.3.2 網絡的互聯(lián)圖2-17 雙端口網絡的串聯(lián)圖2-18 雙端口網絡的并聯(lián)圖2-19 雙端口網絡的串并聯(lián)圖2-20 雙端口網絡的并串聯(lián)圖2-21 雙端口網絡的級聯(lián)2.3.3

4、信號流圖分析法圖2-22 信號流圖分析法的簡化規(guī)則圖2-23 含電源和負載的雙端口網絡圖2-24 用信號流圖分析法分析雙端口網絡的簡化過程2.4 射頻電路中的無源分立集總參數(shù)元件圖2-25 鋁金屬線歸一化電流密度的橫截面分布示意圖圖2-26 鋁金屬線橫截面上的歸一化電流密度分布隨頻率的變化(a=1mm)圖2-27 金屬銅和鋁的趨膚深度隨工作頻率的變化圖2-28 薄膜片上電阻圖2-29 炭質電阻圖2-30 高頻電阻模型圖2-31 炭質電阻的阻抗與頻率的關系圖2-32 表面貼封電容的內部結構圖2-33 高頻電容模型圖2-34 實際電容的阻抗與頻率的關系圖2-35 高頻電感圖2-36 高頻電感模型圖

5、2-37 實際電感的阻抗與頻率的關系2.5 總結參考文獻習題圖2-38 習題4圖圖2-39 習題7圖圖2-40 習題8圖3 無源RLC網絡和阻抗匹配3.1 無源RLC網絡3.1.1 串聯(lián)RLC網絡圖3-1 串聯(lián)RLC網絡圖3-2 串聯(lián)RLC網絡的阻抗特性圖3-3 串聯(lián)RLC網絡中電感儲存的磁能、電容儲存的電能以及回路儲存的總能量隨時間的變化情況圖3-4 品質因子Q取不同值時回路阻抗的幅頻特性和相頻特性3.1.2 并聯(lián)RLC網絡圖3-5 并聯(lián)RLC網絡圖3-6 并聯(lián)RLC網絡的阻抗特性圖3-7 品質因子QP取不同值時并聯(lián)諧振回路阻抗的幅頻特性和相頻特性3.2 串并聯(lián)阻抗等效互換圖3-8 串并聯(lián)R

6、LC網絡圖3-9 電阻R和電抗X的串聯(lián)形式和并聯(lián)形式3.3 回路抽頭時的阻抗變換圖3-10 電感抽頭和電容抽頭的RLC諧振回路3.4 阻抗匹配圖3-11 借以說明阻抗匹配概念的簡單電路圖3.4.1 L匹配圖3-12 L匹配的電路結構圖3-13 并/串聯(lián)電感和電容的阻抗變化軌跡圖3-14 利用Smith圓圖來求解L匹配問題圖3-15 L匹配網絡圖3-16 Smith圓圖上的恒Qn圓3.4.2 T匹配和Pi匹配圖3-17 T匹配網絡圖3-18 利用Smith圓圖來設計T匹配網絡圖3-19 Pi匹配網絡圖3-20 利用Smith圓圖來設計Pi匹配網絡3.4.3 微帶線匹配圖3-21 微帶線匹配網絡圖

7、3-22 利用Smith圓圖來設計微帶線匹配網絡圖3-23 歸一化阻抗zin=rin+jxin與電容所在位置之間的關系圖3-24 更復雜的微帶線匹配網絡圖3-25 全部由微帶線組成的匹配網絡3.5 總結參考文獻習題圖3-26 習題3圖4 射頻集成電路中的基本問題4.1 射頻電路的性能度量4.1.1 功率增益和電壓增益4.1.2 靈敏度和噪聲系數(shù)圖4-1 電阻的噪聲模型4.1.3 線性度和動態(tài)范圍圖4-2 非線性4.1.4 系統(tǒng)設計4.2 射頻電路仿真算法及商用仿真軟件介紹4.2.1 SPICE模擬器應用于射頻領域所遇到的限制4.2.2 射頻電路仿真算法4.2.3 射頻電路仿真工具4.3 CMO

8、S射頻集成電路實現(xiàn)的難點4.4 總結參考文獻習題5 集成無源元件5.1 電阻圖5-1 有拐角的電阻5.2 電容圖5-2 MOS電容的理想C-V曲線圖5-3 MIM電容的結構圖5-4 三種互連線結構圖5-5 “夾心”金屬電容5.3 電感圖5-6 射頻集成電路中電感的典型應用5.3.1 片上平面螺旋型電感圖5-7 片上平面螺旋型電感的結構圖5-8 接地隔離層圖5-9 片上平面螺旋型電感模型圖5-10 焊盤的校準結構圖5-11 襯底摻雜程度對片上電感的影響圖5-12 不同金屬層對片上電感的影響圖5-13 金屬層串并聯(lián)對片上電感的影響圖5-14 接地隔離層對片上電感的影響圖5-15 幾何尺寸對片上電感

9、的影響圖5-16 對稱片上電感可以減少芯片面積5.3.2 鍵合線電感圖5-17 引起鍵合線電感量變化的因素圖5-18 鍵合線電感模型5.3.3 變壓器圖5-19 各種結構的片上變壓器圖5-20 變壓器的電路圖符號圖5-21 變壓器等效電路模型5.4 容抗管5.4.1 反向二極管圖5-22 反向二極管型容抗管圖5-23 容抗管的小信號等效電路圖5-24 容抗管的不同版圖結構5.4.2 MOS晶體管5.4.3 MOS容抗管圖5-25 MOS型容抗管圖5-26 MOS容抗管的調諧特性5.4.4 差分對稱型容抗管圖5-27 對稱型容抗管圖5-28 采用多指結構和采用共心結構的單端二極管型容抗管與對稱二

10、極管型容抗管的單位面積電容量、品質因子隨控制電壓的變化圖5-29 各種差分容抗管的結構5.5 總結參考文獻習題6 射頻MOS及BJT器件模型6.1 簡介6.2 MOS器件模型6.2.1 直流模型圖6-1 nMOSFET中溝道電子速度與橫向電場的關系。有關參數(shù)為0=500cm2/V-s,vsat=107cm/s,Esat=2×104V/cm6.2.2 閾值電壓的測量6.2.3 MOS電容模型圖6-2 MOSFET電容6.2.4 高頻品質因子圖6-3 用于求MOS最大功率增益截止頻率的等效電路圖6-4 nMOS截止頻率與標稱柵長的關系6.2.5 非準靜態(tài)（NQS）現(xiàn)象及模型圖6-5 最簡

11、單的處于飽和區(qū)的MOS交流小信號電路，交流輸出電阻被忽略圖6-6 MOS溝道形成之后，源漏間與柵電極之間的分布RC網絡圖6-7 MOS器件表示成沿溝道方向的若干個子器件串聯(lián)而成圖6-8 MOS器件表示成沿溝道方向的二個子MOS器件串聯(lián)而成圖6-9 MOS器件的非準靜態(tài)（NQS）模型等效電路圖6-10 MOS器件的交流小信號分析：非準靜態(tài)（NQS）模型等效電路與串聯(lián)子器件的比較6.2.6 MOS非本征模型圖6-11 柵電極分布電阻、電容網絡模型圖6-12 襯底分布電阻網絡模型6.2.7 MOS高階效應及其BSIM模型圖6-13 VGS<0,VDS>0時的漏極電流與襯底電流。由它們的大

12、小大致相等，可以推測在漏極與襯底接觸之間有一漏電流存在（GIDL）6.2.8 MOS噪聲模型圖6-14 熱噪聲定義及測量電路圖6-15 MOSFET噪聲等效電路。注意，ing依賴于gg，而gg有頻率依賴關系圖6-16 MOSFET噪聲等效電路。注意，此圖中受控電流源的vgs是指g和s兩端之間的壓降，非是Cgs上的壓降6.3 雙極型（BJT）器件電路模型6.3.1 Ebers-Moll模型圖6-17 基本的Ebers-Moll模型等效電路（假設為npn晶體管）6.3.2 時域大信號模型圖6-18 雙極型晶體管包括電荷存儲元件的瞬態(tài)大信號模型。iB,iC的表達式分別見式6-115和式6-116圖6

13、-19 共基Ebers-Moll模型到共發(fā)模型（正向偏置）的演變。步驟(b)(c)的過渡需要一點想象力6.3.3 交流小信號模型圖6-20 雙極型晶體管交流小信號模型6.3.4 雙極型晶體管的高頻特性圖6-21 典型的集成電路npn晶體管的fT-IC曲線(引自11中第一章)6.3.5 BJT噪聲模型圖6-22 雙極型晶體管噪聲等效電路6.4 總結參考文獻習題7 無線收發(fā)機射頻前端的系統(tǒng)結構圖7-1 一個典型的無線通信系統(tǒng)7.1 接收機射頻前端的系統(tǒng)結構圖7-2 無線接收機系統(tǒng)的基本組成部分7.1.1 超外差式接收機圖7-3 超外差式接收機的系統(tǒng)結構圖7-4 超外差式接收機的頻域轉換示意圖圖7-

14、5 中頻頻率選擇對超外差式接收機性能的影響圖7-6 Hartley和Weaver鏡像抑制接收機的系統(tǒng)結構圖7-7 具有正交輸出的超外差式接收機圖7-8 具有正交輸出的Weaver鏡像抑制接收機7.1.2 零中頻接收機圖7-9 僅與一個正弦本地振蕩信號進行混頻的零中頻接收機頻域轉換示意圖圖7-10 零中頻接收機的系統(tǒng)結構圖7-11 與正交本地振蕩信號進行混頻的零中頻接收機頻域轉換示意圖圖7-12 信號泄漏造成直流失調圖7-13 利用數(shù)字信號處理技術消除零中頻接收機中的直流失調7.1.3 低中頻接收機圖7-14 低中頻接收機的系統(tǒng)結構圖7-15 低中頻接收機的頻域轉換示意圖圖7-16 幅度和相位不

15、匹配對低中頻接收機的影響圖7-17 引入額外的鏡像信號抑制模塊的低中頻接收機系統(tǒng)結構圖7-18 利用射頻帶通濾波器來抑制鏡像信號的低中頻接收機的頻域轉換示意圖圖7-19 利用無源多相濾波器來抑制鏡像信號的低中頻接收機的頻域轉換示意圖圖7-20 低中頻接收機的中頻處理模塊7.1.4 其他結構的接收機圖7-21 超再生式接收機的系統(tǒng)結構圖7-22 超再生式接收機中的振蕩器結構圖7-23 超再生式接收機鏈路各節(jié)點信號的時序圖圖7-24 寬帶中頻接收機的系統(tǒng)結構圖7-25 亞采樣接收機的系統(tǒng)結構圖7-26 超寬帶接收機的系統(tǒng)結構7.2 發(fā)射機射頻前端的系統(tǒng)結構圖7-27 無線發(fā)射機系統(tǒng)的基本組成部分7

16、.2.1 超外差式發(fā)射機圖7-28 超外差式發(fā)射機的系統(tǒng)結構圖7-29 超外差式發(fā)射機的頻域轉換示意圖7.2.2 直接上變頻發(fā)射機圖7-30 直接上變頻發(fā)射機的系統(tǒng)結構圖7-31 直接上變頻發(fā)射機的頻域轉換示意圖7.2.3 其他結構的發(fā)射機圖7-32 中頻上變頻發(fā)射機的系統(tǒng)結構圖7-33 正交中頻上變頻發(fā)射機的系統(tǒng)結構7.3 總結參考文獻習題8 低噪聲放大器8.1 兩端口網絡的噪聲分析圖8-1 有噪兩端口網絡和它的等效表示形式圖8-2 兩端口網絡的通用噪聲模型8.2 MOS晶體管兩端口網絡噪聲參數(shù)的理論分析圖8-3 包含有柵阻抗噪聲和襯底阻抗噪聲的晶體管噪聲模型圖8-4 NMOS晶體管的兩端口

17、網絡噪聲參數(shù)的測量結果和模擬結果的比較8.3 集成CMOS低噪聲放大器的電路結構圖8-5 終端所接負載對射頻濾波器的影響8.3.1 輸入端并聯(lián)電阻的共源放大器圖8-6 輸入端并聯(lián)電阻的共源放大器8.3.2 共柵放大器結構圖8-7 共柵放大器結構圖8-8 共柵放大器做低噪聲放大器應用的實例8.3.3 并聯(lián)-串聯(lián)反饋放大器結構圖8-9 并聯(lián)-串聯(lián)反饋放大器結構圖8-10 并聯(lián)-串聯(lián)反饋放大器的低頻小信號等效電路8.4 源簡并電感型共源放大器圖8-11 源簡并電感型共源放大器8.4.1 晶體管的簡單I-V分析方程8.4.2 阻抗匹配圖8-12 源簡并電感型共源放大器的小信號等效電路8.4.3 有效跨

18、導圖8-13 輸入反射系數(shù)對PCC的影響8.4.4 噪聲因子 8.4.5 噪聲優(yōu)化 圖8-14 滿足噪聲系數(shù)要求時IDS和VGS-VT的設計曲線8.4.6 三階交調點分析圖8-15 共源放大器的電路圖 圖8-16 和VGS-VT對IP2和IP3的影響圖8-17 M和VGS-VT對IP2和IP3的影響 圖8-18 低噪聲放大器的小信號等效電路 圖8-19 IDS和VGS-VT對低噪聲放大器三階交調點的影響8.5 CMOS低噪聲放大器的設計策略8.5.1 低噪聲放大器的拓撲結構圖8-20 源簡并電感型Cascode共源放大器8.5.2 增益 8.5.3 噪聲系數(shù) 8.5.4 輸入節(jié)點寄生電容對放大

19、器性能的影響 圖8-21 考慮輸入節(jié)點寄生電容的低噪聲放大器電路圖 圖8-22 輸入節(jié)點寄生電容對低噪聲放大器RS,max的影響8.5.5 Cgd和M對放大器性能的影響圖8-23 Cgd對放大器小信號等效模型的影響 8.5.6 LNA設計方程 8.5.7 Cascode器件的設計 圖8-24 Cascode晶體管的寄生邊緣效應8.5.8 等高線設計方法圖8-25 RS,max及有效源阻抗與IDS和VGS-VT的變化曲線圖8-26 放大器的噪聲系數(shù)和輸入三階交調點與IDS和VGS-VT的變化曲線圖8-27 滿足PVC要求時負載阻抗RL以及放大器的品質因子與IDS和VGS-VT的變化曲線圖8-28

20、 達到輸入匹配條件時Lg、Ls與IDS和VGS-VT的變化曲線圖8-29 在IDS和VGS-VT平面上設計目標和限制條件所允許的設計空間8.5.9 不完全阻抗匹配對低噪聲放大器性能的影響 8.5.10 其他設計考慮圖8-30 差分放大器電路結構圖8-31 兩種不同的版圖方案圖8-32 低噪聲放大器的偏置電路8.6 寬帶低噪聲放大器圖8-33 利用帶通濾波器技術的寬帶低噪聲放大器 圖8-34 利用并聯(lián)反饋技術的寬帶低噪聲放大器8.7 微波晶體管放大器設計方法圖8-35 微波晶體管放大器的電路結構圖8-36 簡化后的微波晶體管放大器的電路圖8.7.1 功率增益關系圖8-37 微波晶體管放大器的信號

21、流圖 8.7.2 恒增益圓 圖8-38 Smith圓圖上的恒增益圓 圖8-39 Smith圓圖上的恒增益圓 8.7.3 恒噪聲系數(shù)圓 圖8-40 Smith圓圖上的恒噪聲系數(shù)圓8.7.4 恒駐波系數(shù)圓圖8-41 輸入阻抗匹配網絡和輸出阻抗匹配網絡在微波晶體管放大器中的作用 8.7.5 穩(wěn)定性圓 圖8-42 輸出穩(wěn)定性圓圖8-43 輸入穩(wěn)定性圓圖8-44 輸出無條件穩(wěn)定圖8-45 輸入無條件穩(wěn)定8.8 總結參考文獻習題圖8-46 習題11圖圖8-47 習題12圖9 混頻器9.1 混頻器的基本工作原理圖9-1 由單個MOS晶體管構成的混頻器 圖9-2 由單個MOS晶體管構成的高隔離度混頻器圖9-3

22、 雙柵晶體管混頻器9.2 描述混頻器性能的參數(shù)9.2.1 噪聲因子(噪聲系數(shù))圖9-4 混頻過程中的噪聲轉換9.2.2 轉換增益9.2.3 線性度：1dB壓縮點和三階交調點圖9-5 混頻器的1dB壓縮點圖9-6 混頻器的三階交調點9.2.4 端口隔離度9.2.5 其他性能參數(shù)9.3 電流換向有源混頻器9.3.1 電路結構圖9-7 有源混頻器的電路結構 圖9-8 雙平衡混頻器的輸出頻譜成分 圖9-9 單平衡混頻器的輸出頻譜成分9.3.2 轉換增益 圖9-10 p0(t)和p1(t)的波形 圖9-11 開關對的轉換增益c隨歸一化偏置電流JB和歸一化本振信號幅度UO=VO的變化曲線9.3.3 噪聲因

23、子(噪聲系數(shù)) 圖9-12 混頻過程中白噪聲的頻域搬移過程圖9-13 隨歸一化偏置電流JB和歸一化本振信號幅度UO=VO的變化曲線 圖9-14 G(t)和Son12(f,t)的時域波形圖9-15 隨歸一化電流JB和歸一化 圖9-16 G2與歸一化偏置電流JB及歸一化本振信號幅度UO的關系曲線 圖9-17 考慮開關對共源節(jié)點寄生電容的單平衡混頻器電路圖圖9-18 開關對共源節(jié)點電壓VS和寄生電容充放電電流iCP和輸出電流iO的波形圖9-19 本振信號為正弦型信號時開關對的輸入端電壓為整流波形和噪聲電壓的疊加圖9-20 開關對共源節(jié)點的電壓波形圖9-21 通過減小流過開關對的電流來減小混頻器的噪聲

24、系數(shù)9.3.4 線性度9.3.5 提高線性度的技術圖9-22 采用源簡并技術提高混頻器的線性度圖9-23 AB類工作的驅動級的輸出電流波形圖9-24 采用分段線性近似技術的驅動級電路圖圖9-25 采用分段線性近似的驅動級跨導圖9-26 開關對共源節(jié)點加入諧振電路來消除寄生電容的影響圖9-27 三階交調積消除技術9.3.6 輸出負載圖9-28 采用三種不同輸出負載的混頻器圖9-29 具有濾波功能的電阻負載型混頻器圖9-30 晶體管作負載時混頻器的輸出共?？刂齐娐?.3.7 射頻輸入端接口電路圖9-31 采用電感源簡并技術的混頻器驅動級圖9-32 采用共柵結構的混頻器驅動級圖9-33 單端輸入的雙

25、平衡混頻器9.3.8 本振輸入端接口電路圖9-34 本振緩沖器9.3.9 設計考慮9.3.10 應用于零中頻接收機的混頻器設計圖9-35 噪聲消除技術圖9-36 改善二階線性度性能的混頻器9.4 其他類型的混頻器9.4.1 電位混頻器圖9-37 電位混頻器 9.4.2 無源混頻器圖9-38 無源混頻器9.4.3 亞采樣混頻器圖9-39 亞采樣混頻過程圖9-40 亞采樣混頻器圖9-41 亞采樣混頻器的噪聲轉移過程9.5 總結參考文獻習題10 射頻功率放大器10.1 晶體管非線性模型圖10-1 晶體管的非線性模型10.2 功率匹配與負載線匹配圖10-2 功率匹配和負載線匹配圖10-3 采用功率匹配

26、和負載線匹配時A類放大器的輸入-輸出功率傳輸特性10.3 性能參數(shù)10.3.1 輸出功率10.3.2 效率10.3.3 功率利用因子10.3.4 功率增益10.3.5 線性度圖10-4 IS-95 CDMA通信系統(tǒng)的ACPR描述圖10-5 幾種無線通信系統(tǒng)標準的頻譜掩模板圖10-6 錯誤向量定義圖10-7 利用星圖來測量EVM10.4 負載線理論和Loadpull技術圖10-8 理想晶體管模型圖10-9 晶體管工作于A類模式時的偏置點圖10-10 A類功率放大器的電路圖及電流、電壓波形圖10-11 A類功率放大器的電流、電壓波形與電阻負載阻抗值的關系圖10-12 串聯(lián)電抗元件可提高晶體管漏端的

27、電壓幅度（輸出功率保持不變）圖10-13 并聯(lián)電納元件可提高流過晶體管的電流幅度（輸出功率保持不變）圖10-14 Smith圓圖上的Loadpull曲線10.5 傳統(tǒng)功率放大器10.5.1 波形分析圖10-15 傳統(tǒng)功率放大器的驅動電壓波形和輸出電流波形 圖10-16 輸出電流中直流成分以及1階到5階諧波成分幅度隨導通角的變化曲線10.5.2 輸出終端圖10-17 傳統(tǒng)功率放大器的電路圖圖10-18 傳統(tǒng)功率放大器的各種波形 圖10-19 傳統(tǒng)功率放大器的輸出功率和效率隨導通角的變化曲線10.5.3 Knee電壓的影響圖10-20 晶體管的典型I-V曲線圖10-21 Knee電壓使得功率放大器

28、輸出電流波形中出現(xiàn)雙峰圖10-22 輸出電壓幅度減小可降低Knee電壓的影響10.5.4 功率傳輸關系和線性度圖10-23 A類放大器的功率傳輸關系圖10-24 AB類放大器的功率傳輸關系圖10-25 B類放大器的功率傳輸關系圖10-26 C類放大器的功率傳輸關系圖10-27 傳統(tǒng)功率放大器的功率傳輸關系圖10-28 采用強弱非線性模型后傳統(tǒng)功率放大器的功率傳輸關系10.5.5 驅動強度圖10-29 兩級功率放大器的效率與輸出級功率增益之間的關系曲線10.5.6 匹配網絡和諧波短路終端的設計圖10-30 匹配網絡結構圖10-31 寬帶匹配網絡圖10-32 四分之一波長短路傳輸線作諧波短路終端1

29、0.5.7 推挽B類功率放大器圖10-33 推挽B類功率放大器10.5.8 傳統(tǒng)功率放大器的設計過程10.6 開關模式功率放大器10.6.1 D類功率放大器圖10-34 D類功率放大器的電路圖圖10-35 D類功率放大器的波形圖10.6.2 E類功率放大器圖10-36 E類功率放大器的電路圖圖10-37 E類功率放大器的各種電流波形圖圖10-38 E類功率放大器開關上的電壓波形圖10-39 采用不同設計方程完成的E類放大器的輸出功率和效率比較圖10-40 開關不完全截止時，電流和電壓波形存在重疊區(qū)10.6.3 F類功率放大器圖10-41 F類功率放大器的電路圖圖10-42 F類功率放大器的波形

30、圖圖10-43 F-1類功率放大器的電路、波形圖圖10-44 采用集中式元件實現(xiàn)的F類功率放大器的電路圖圖10-45 基頻和三階諧波成分的合成電壓波形圖10-46 采用集中式元件實現(xiàn)的F類功率放大器的波形圖10.7 不同類型功率放大器性能比較10.8 采用CMOS工藝實現(xiàn)集成功率放大器面對的挑戰(zhàn)10.8.1 耐壓能力10.8.2 MOS晶體管跨導10.8.3 襯底問題10.8.4 Knee電壓圖10-47 負載線匹配法圖10-48 功率晶體管和深亞微米晶體管的I-V曲線10.9 CMOS功率放大器電路設計技術10.9.1 差分結構圖10-49 差分放大器的電路圖和單端輸出、差分輸出電壓波形圖1

31、0-50 共源端直接接地的差分放大器圖10-51 Downbond封裝技術10.9.2 Cascode技術圖10-52 Cascode差分電路圖10-53 Cascode結構和共源結構的I-V曲線比較10.9.3 有效利用鍵合線電感圖10-54 功率放大器的輸出網絡10.9.4 輸出級的輸入調諧圖10-55 驅動級和輸出級之間的接口電路圖10-56 修改后的接口電路10.9.5 Cascode電感圖10-57 差分結構中的Cascode電感10.9.6 深亞微米工藝下的負載阻抗優(yōu)化圖10-58 深亞微米工藝下優(yōu)化負載阻抗值的流程圖10.9.7 功率合成圖10-59 Wilkinson功率合成技

32、術圖10-60 分布式有源變壓器技術的電路圖圖10-61 分布式有源變壓器技術的實現(xiàn)版圖（簡化）10.9.8 穩(wěn)定性問題10.10 線性化技術10.10.1 功率放大器非線性的影響圖10-62 非線性功率放大器的輸出包含各階交調積和諧波成分圖10-63 功率放大器的非線性引起頻譜增生圖10-64 非線性功率放大器的AM-AM效應和AM-PM效應圖10-65 功率放大器的非線性引起星圖變形10.10.2 調制方式圖10-66 恒包絡調制信號圖10-67 非恒包絡調制信號圖10-68 QPSK調制系統(tǒng)的星圖圖10-69 OQPSK調制系統(tǒng)的星圖圖10-70 GMSK調制系統(tǒng)的星圖圖10-71 /4

33、DQPSK調制系統(tǒng)的星圖圖10-72 載波系統(tǒng)的信號峰值-平均能量比隨載波數(shù)N的變化曲線10.10.3 線性化技術和提高效率的技術圖10-73 功率回退技術圖10-74 漏端調制技術（Heising調制器）圖10-75 改進的漏端調制技術圖10-76 包絡反饋技術圖10-77 前饋技術圖10-78 預失真技術圖10-79 包絡恢復和消除技術圖10-80 LINC技術圖10-81 極坐標反饋技術圖10-82 笛卡兒坐標反饋技術圖10-83 偏置自適應技術圖10-84 Doherty技術圖10-85 Doherty放大器的功率傳輸特性10.11 總結參考文獻習題11 射頻振蕩器11.1 振蕩條件圖

34、11-1 振蕩器的反饋模型圖11-2 穩(wěn)定振蕩器的閉環(huán)傳輸函數(shù)與振蕩幅度之間的關系曲線圖11-3 硬自激的振蕩特性圖11-4 振蕩器的自動幅度控制圖11-5 并聯(lián)諧振回路的相頻特性11.2 描述函數(shù)圖11-6 大信號跨導器圖11-7 入信號幅度很高時晶體管柵極、源極的電壓波形和流過晶體管的電流波形圖11-8 大信號跨導與小信號跨導比值與信號幅度之間的關系曲線11.3 反饋型LC振蕩器圖11-9 LC振蕩器的振蕩原理圖11-10 反饋型LC振蕩器的三種典型拓撲結構圖11-11 Colpitts振蕩器的完整電路圖圖11-12 Colpitts振蕩器的大信號等效電路(Iin為輸入激勵源)11.4 負

35、阻LC振蕩器11.4.1 負阻的概念圖11-13 正、負電阻的概念11.4.2 負阻振蕩原理圖11-14 負阻振蕩電路圖11-15 2>20時的電流變化曲線圖11-16 2=20時的電流變化曲線圖11-17 2<20時的電流變化曲線圖11-18 負阻振蕩器原理電路11.4.3 負阻振蕩器電路圖11-19 單端負阻電路圖11-20 單端負阻LC振蕩器圖11-21 差分負阻電路圖11-22 差分負阻LC振蕩器圖11-23 負阻振蕩器的正反饋分析圖11-24 LC諧振回路的幅頻響應曲線和相頻響應曲線11.4.4 頻率調諧圖11-25 電壓控制振蕩器的概念圖11-26 VCO頻率調諧的線性

36、度圖11-27 反向pn結作調諧元件的LC電壓控制振蕩器圖11-28 MOS容抗管作調諧元件的LC電壓控制振蕩器圖11-29 數(shù)字調諧技術圖11-30 數(shù)字調諧技術可能存在盲區(qū)11.4.5 設計過程11.5 環(huán)型振蕩器圖11-31 環(huán)型振蕩器11.5.1 振蕩條件圖11-32 共源放大器構成的單極點反饋系統(tǒng)圖11-33 兩極點反饋系統(tǒng)圖11-34 增加了一個理想反相器的兩極點反饋系統(tǒng)圖11-35 三級環(huán)型振蕩器： 三極點反饋系統(tǒng)圖11-36 三極點反饋系統(tǒng)閉環(huán)傳輸函數(shù)的波特圖圖11-37 三級環(huán)型振蕩器各節(jié)點的電壓波形圖11-38 三級環(huán)型振蕩器起振時各節(jié)點的電壓波形圖11-39 三級環(huán)型振蕩

37、器的大信號穩(wěn)定振蕩波形11.5.2 延遲單元電路圖11-40 單端延遲單元電路圖11-41 電阻作負載的差分延遲單元電路及各點電壓波形圖11-42 交互式耦合差分延遲單元電路11.5.3 頻率調諧圖11-43 改變充放電電流來調節(jié)延遲單元的延遲時間圖11-44 恒電流源環(huán)型振蕩器圖11-45 V-I變換電路圖11-46 改變負載電阻值來調節(jié)延遲單元的延遲時間圖11-47 復制偏置技術圖11-48 采用正反饋技術來調節(jié)延遲單元的延遲時間圖11-49 具有常數(shù)振蕩幅度的正反饋技術圖11-50 采用電流折疊的正反饋技術圖11-51 采用差值技術來調節(jié)延遲單元的延遲時間圖11-52 采用差值技術的單端

38、延遲單元電路圖11-53 采用差值技術的差分延遲單元電路圖11-54 采用差值技術的恒振蕩幅度差分延遲單元電路圖11-55 組合頻率調諧技術圖11-56 寬調諧范圍的差分延遲單元電路11.6 壓控振蕩器的相位域模型11.7 相位噪聲和抖動11.7.1 相位噪聲圖11-57 理想正弦型信號的頻譜圖11-58 非理想正弦型信號的頻譜圖11-59 相位擾動轉化為輸出頻譜圖11-60 相位噪聲對通信系統(tǒng)質量的影響圖11-61 相位噪聲造成發(fā)射機頻譜擴散11.7.2 時鐘抖動圖11-62 理想時鐘信號和非理想時鐘信號11.7.3 相位噪聲和時鐘抖動的關系11.7.4 相位噪聲分析模型圖11-63 理想負

39、阻振蕩器圖11-64 實際測量得到的相位噪聲曲線圖11-65 相位和幅度脈沖響應模型圖11-66 不同時刻注入電流脈沖對振蕩波形的影響圖11-67 LC振蕩器和環(huán)型振蕩器的ISF圖11-68 噪聲對輸出電壓頻譜的影響可以看作兩個系統(tǒng)的級聯(lián)圖11-69 電路噪聲轉換為相位噪聲的過程圖11-70 白色周期性穩(wěn)態(tài)噪聲源可以分解為一個白色穩(wěn)態(tài)噪聲源和周期性函數(shù)的乘積圖11-71 Colpitts振蕩器中周期性穩(wěn)態(tài)噪聲的影響圖11-72 環(huán)型振蕩器中周期性穩(wěn)態(tài)噪聲的影響11.8 相位噪聲性能分析11.8.1 環(huán)型振蕩器圖11-73 環(huán)型振蕩器的近似ISF圖11-74 通過在延遲單元中引入鎖存器來提高狀態(tài)

40、轉換速率圖11-75 五級環(huán)型振蕩器（在每一級的輸入都注入一個相同大小的噪聲電流源）圖11-76 每一個噪聲源貢獻的相位子表示11.8.2 LC差分負阻振蕩器圖11-77 尾部偏置電流型LC振蕩器的電路圖圖11-78 電流偏置型負阻振蕩器的差分振蕩幅度與偏置電流之間的關系圖11-79 偏置電流源在負阻LC振蕩器中的作用圖11-80 其他參數(shù)不變時，振蕩器相位噪聲與偏置電流之間的關系圖11-81 互補差分LC振蕩器的電路圖圖11-82 對電流源阻抗的要求圖11-83 噪聲濾波器技術圖11-84 采用噪聲濾波技術的頂部偏置負阻振蕩器圖11-85 采用噪聲濾波技術的電壓偏置型負阻振蕩器11.9 頻率

41、牽引效應圖11-86 振蕩器的頻率牽引效應11.10 正交信號的產生11.10.1 RC-CR網絡圖11-87 RC-CR網絡11.10.2 頻率除法器圖11-88 主從觸發(fā)器作為正交信號產生器圖11-89 觸發(fā)器作為正交信號產生器11.10.3 正交LC振蕩器圖11-90 注入信號到振蕩器中及其小信號模型圖11-91 耦合LC振蕩器的原理圖和晶體管級電路圖圖11-92 耦合LC振蕩器的小信號等效電路圖圖11-93 同相耦合和反相耦合的LC振蕩器圖11-94 反相耦合LC振蕩器的相位子表示圖11-95 多振蕩器反相耦合可以提供多相振蕩信號11.10.4 無源多相網絡圖11-96 具有正極性序列

42、和負極性序列的四相信號的相位子分布圖11-97 N相網絡中其中一相的電路結構圖11-98 單級和多級四相網絡圖11-99 四相網絡作為正交信號產生器圖11-100 應用于900MHz接收機中的不同級數(shù)多相網絡的增益匹配誤差隨頻率的變化曲線圖11-101 無源多相網絡作復濾波器實現(xiàn)鏡像抑制功能圖11-102 復濾波器的信號流圖表示圖11-103 應用于900MHz接收機中的不同級數(shù)多相網絡復數(shù)濾波器的頻率響應曲線圖11-104 無源多相網絡傳輸特性在最壞情況下的元件取值11.11 總結參考文獻習題圖11-105 習題1圖圖11-106 習題3圖圖11-107 習題8圖12 頻率合成器12.1 頻

43、率合成器的基本概念12.1.1 頻率范圍圖12-1 IEEE 802.11a無線局域網的頻帶12.1.2 頻率精度12.1.3 頻率切換時間12.1.4 頻率穩(wěn)定度與準確度12.1.5 頻譜純度圖12-2 頻率合成器的瞬時相位擾動轉化為相位噪聲圖12-3 頻率合成器和振蕩器的相位噪聲曲線比較圖12-4 頻率合成器輸出頻譜上的雜散12.2 直接數(shù)字頻率合成器12.2.1 頻率合成原理圖12-5 直接數(shù)字頻率合成器的原理性框圖圖12-6 直接數(shù)字頻率合成器中低通濾波器的傳輸函數(shù)圖12-7 直接數(shù)字頻率合成器各模塊輸出的波形圖12.2.2 雜散分析圖12-8 直接數(shù)字頻率合成器中的噪聲源12.2.3

44、 壓縮ROM存儲量的技術圖12-9 利用正弦型函數(shù)的對稱性來減小ROM查找表的存儲量圖12-10 正弦型函數(shù)幅度與相位差算法圖12-11 Sunderland結構圖12-12 Taylor序列近似圖12-13 利用正弦波數(shù)模變換器來代替ROM查找表的直接數(shù)字頻率合成器12.2.4 實現(xiàn)調制功能和波形發(fā)生器圖12-14 利用直接數(shù)字頻率合成技術來實現(xiàn)各種調制方式12.2.5 優(yōu)點和缺點圖12-15 直接數(shù)字頻率合成技術和鎖相環(huán)技術結合組成雙環(huán)結構12.3 鎖相環(huán)路的基本原理與性能分析12.3.1 基本工作原理圖12-16 鎖相環(huán)的基本方框圖及振蕩器和鑒相器的傳輸特性圖12-17 鎖相環(huán)對頻率發(fā)生

45、階躍變化的響應曲線12.3.2 鎖相環(huán)中的基本模塊圖12-18 乘法器型鑒相器的平均輸出與相位誤差的關系曲線圖12-19 兩輸入信號之間的相位差不同時異或門型鑒相器的信號波形圖12-20 異或門型鑒相器平均輸出ud(t)與相位誤差e之間的關系曲線圖12-21 JK觸發(fā)器型鑒相器圖12-22 兩輸入信號之間的相位差不同時JK觸發(fā)器型鑒相器的信號波形圖12-23 JK觸發(fā)器型鑒相器平均輸出ud(t)與相位誤差e之間的關系曲線圖12-24 鑒頻鑒相器圖12-25 鑒頻鑒相器的狀態(tài)轉換圖圖12-26 兩輸入信號之間的相位差不同時PFD的信號波形圖12-27 鑒頻鑒相器平均輸出ud(t)與相位誤差e之間的關系曲線圖12-28 ud(t)的占空比與兩輸入信號的頻率比1/2之間的關系曲線圖12-29 一階和二階無源超前滯后網絡的電路圖圖12-30 一階和二階無源超前滯后網絡的幅頻響應曲線圖12-31 一階和二階有源超前滯后網絡的電路圖圖12-32 一階和二階有源超前滯后網絡的幅頻響應曲線圖