蓝牙接收机中低功耗自动增益控制电路的设计.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TN4密级：公开UDC：621.3学号：151231蓝牙接收机中低功耗自动增益控制电路的设计研究生姓名：黄鑫鹏导师姓名：刘昊副教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称电子科学与技术论文答辩日期2018年6月9日二级学科名称微电子学与固体电子学学位授予日期20年月日答辩委员会主席蔡跃明评阅人盲审盲审2018年6月9日硕士学位论文蓝牙接收机中低功耗自动增益控制电路的设计专业名称：微电子学与固体电子学研究生姓名：黄鑫鹏导师姓名：刘昊THEDESIGNOFLOWPOWERAUTOMATI

2、CGAINCONTROLCIRCUITAPPLIEDTOBLUETOOTHRECEIVERAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterEngineeringBYHUANGXinpengSupervisedbyA/Prof.LIUHaoSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的

3、研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论

4、文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要随着智能终端和可穿戴设备的兴起，低功耗蓝牙技术因具有超低功耗、低复杂度、低成本等优势得到了非常广泛的应用。自动增益控制（AutomaticGainControl,AGC）电路是拓展蓝牙接收机动态范围的重要模块，设计具有快速建立和低功耗特点的自动增益控制电路对实现

5、高性能的蓝牙接收机具有重要的意义。本论文设计了一种应用于蓝牙接收机中的低功耗自动增益控制电路，由可变增益放大链路、峰值检测电路以及增益计算模块组成。可变增益放大链路包括4个固定增益放大器和1个可编程增益放大器（ProgrammableGainAmplifier，PGA），其中固定增益放大器采用主从结构可以自适应调整差分放大器的尾电流源，进而在较低功耗下维持增益恒定；PGA则采用跨导级与跨阻级级联的结构，通过改变跨导级中源极退化电阻的阻值实现增益的细调，增益步长为1dB，可以在较低功耗下得到良好的线性度。改进设计了一种峰值检

6、测电路，由比较器和D触发器构成，无需采用量化阵列就能直接根据输入信号强度给出增益控制字，节省了量化阵列的功耗开销，同时该峰值检测电路还具有快速建立的优点，能在1μs内检测出信号峰值与预期值之间的大小关系。增益计算模块通过组合逻辑电路和时序逻辑电路构造了逐次逼近算法，实现AGC电路的自动增益调节。本论文基于SMIC0.18μmCMOS工艺完成了自动增益控制电路的原理图设计、版图设计和后仿真。后仿真结果表明，自动增益控制电路的动态范围为14~70dB，噪声系数为25dB，带宽为11MHz，最高增益和最低增益下的IIP3分别为-

7、45.8dBm和13.3dBm，增益调节时间小于8μs。整个AGC电路在电源电压为1.8V时消耗的电流为970μA，满足设计指标要求。关键词：自动增益控制，低功耗，快速建立，峰值检测电路IAbstractAbstractWiththerisingofsmartdevicesandwearabledevices,BluetoothLowEnergyhasbeenwidelyusedbecauseofitsadvantagessuchasultra-lowpowerconsumption,lowcomplexityandlow

8、cost.AutomaticGainControl(AGC)circuitisanimportantmoduletoexpandthedynamicrangeofBluetoothreceiver.Itisgreatsignificancetodesignalow-powerfast-settlingA