ثبت سفارش تلگرامی

انجام پایان نامه دکتری

 drtahqiq موسسه چاپ مقاله 

  •  

    یک سینتسایزر فرکانسی PLL نویز فاز پایین6.6Mw 1.25 – 2.25 GHz بر اساس رنج تنظیم گسترده کلاس C VCO

    اینترنت اشیا (IoT)[1] در کنار توسعه سریع سنسورها به طور فزاینده ای جذاب شده است.

    یک پروتکل Wi-Fi جدید که کاربردهای IoT را هدف قرار می دهد، فراخوانی شده در IEEE 802.11ah (Wi-Fi) ، با مزایای پوشش رنج طولانی، اتلاف کم و توان کم، پیشنهاد شده است. با تعریف شدن در نوار sub-GHz، طیف مشخص شده برای IEEE802.11 ah در کشورهای مختلف تغییر می کند[1] . به عنوان یکی از بلوک های کلیدی در فرستنده ها و گیرنده ها، سینتسایزر فرکانس رنج تنظیم گسترده با توان کم[2] برای پوشش تمام فرکانس های حامل sub-GHz که برای IoT در کشورهای مختلف تعریف شده اند، مورد نیاز است.

    در یک ترکیبگر فرکانس حلقه قفل شده فاز (PLL)، نوسانساز کنترل شده با ولتاژ (VCO)، اکثریت توان را مصرف می کند و اثرات مهمی روی نویز فاز و رنج تنظیم ترکیبگر فرکانس دارد.کلاس C VCO [2] ، به خاطر بازدهی جریان بالای آن، برای به کار رفتن در ترکیبگرهای فرکانسی PLLبا توان کم، پیشنهاد شده است[1,3,4] .

    کلاس C VCO  مزایای بازدهی تولید جریان بالا در فرکانس رزونانس و رد کردن عادی نویز دنباله بایاس خودش را دارد[2]. بهرحال برای کلاس C VCO دو شرط باید برقرار باشد تا به مزایای زیر برسیم : (1) ترانزیستورهای تقاطعی تزویج شده[3] هرگز در ناحیه تریودی عمیق[4]عمل نکنند؛ (2) نوسانساز بطور موفقیت آمیزی راه اندازی شود و در مود کلاس C بماند. شرط اول لازم می دارد دامنه نوسانساز بادقت چک شود، به عنوان مثال بایاس دنباله ای را با توجه به امپدانس مخزن در فرکانس رزونانس ، به درستی تنظیم می کند. شرط دوم لازم می دارد که هم بایاس گیت ترانزیستورهای هسته و هم دنباله جریان کنترل شوند.

    تلاش بسیار تحقیقاتی به کنترل دامنه و قابلیت اطمینان راه اندازی برای طراحی قوی کلاس C VCO، پرداخته است [5-8]. نوسانساز در [5] در حالت کلاس AB راه اندازی می شود، با سوئیچینگ خودکار برای حالت کلاس C ابتدا دامنه نوسان بزرگتر از مقدار معین است. با کمک یک ماشین حالت محدود[5] دیجیتال ، می تواند دامنه نوسانساز را برای برخی سطوح معین، بعد از هر راه اندازی موفق، مدرج کند.

    بهرحال این روش، یک بایاس ولتاژ ثابت برای ترانزیستورهای هسته می دهد، که نمی تواند در برابر فرایندها ، تغییرات ولتاژ و دما (PVT)، به طور بهینه ای قطعی باشد.Deng et al. [6] یک کنترل دینامیک روی بایاس گیت ترانزیستورهای تقاطعی تزویج شده با بازبینی دامنه نوسان و فیدبک کردن از مراحل مختلف تقویت کننده عملیاتی [6] را تحقق می بخشد. آشکارساز پیک منفی  استفاده شده است، بهرحال، ضریب کیفیت مخزن را کاهش می دهد، و مسیر پیچیده فیدبک ممکن است توجه زیادی را به حفظ پایداری حلقه جلب کند.Fanori

     و Andreani [7] استفاده از یک حلقه فیدبک ساده برای ارائه بایاس گیت بهینه به ترانزیستورهای هسته، ولتاژ درین دنباله بایاس را ثابت می کند. اما این کنترل دنباله جریان را از دست می دهد، که می تواند  یک مشکل بزرگ برای یک رنج تنظیم گسترده VCO باشد. Zhu et al. [8] دو حلقه فیدبک را باهم ترکیب می کند، یکی برای بایاس گیت و دیگری برای دنباله جریان. بهرحال با دو حلقه فیدبک منفی که با هم جفت شده اند، اطمینان از پایداری در سرتاسر رنج تنظیم سخت است، از اینرو تابع انتقال حلقه بسته به ظرفیت های تشدید شده در مخزن بستگی دارد.

     

     

    شکل 1. بلوک دیاگرام ترکیبگر فرکانس PLL پیشنهاد شده بر مبنای کلاس C VCO

    در این مقاله یک رنج تنظیم گسترده ترکیبگر فرکانس PLL نویز فاز کم بر مبنای کلاس C VCO برای IEEE 802.11ah ارائه شده است. تضمین راه اندازی قوی و برقرار داشتن دامنه نوسان مناسب در سرتاسر رنج تنظیم، شرایط طراحی کلیدی برای رنج تنظیم گسترده کلاس C VCO هستند. در این کار تکنیک حلقه فیدبک برای فراهم کردن یک گیت بهینه،که بایاس راه اندازی قوی در برابر متغیرهای PVT را تضمین می کند، اتخاذ شده است. الگوریتم کنترل خودکار فرکانس (AFC) با برنامه سوئیچینگ دنباله بایاس ، برای برقرار داشتن دامنه نوسان مطلوب کلاس C VCO در سرتاسر رنج تنظیم، با اجتناب از بدتر شدن ضریب شایستگی (FoM)، استفاده شده است. با اجرا شدن در 65 nm CMOS، نمونه اصلی ترکیبگر فرکانس حاضر، عملکرد بهتری را نشان می دهد.

     

    توضیحات مدار  

     معماری PLL

    همانطور که در شکل 1. نشان داده شده، یک رنج تنظیم گسترده کلاس C VCO در ترکیبگر فرکانس پیشنهادی PLL نوع II اتخاذ شده تا به بازده جریان بالا دست یابیم.

     

    بعد از گذر از یک مقسم تقسیم بر دو[7] منطق حالت جریانی[8](CML)، خروجی تفاضلی کلاس C VCO به سیگنال های مربع سازی شدة نوسان محلی[9](LO) تبدیل شده است، که بافر شده هستند و به گیرنده و فرستنده ارسال شده اند. باقیمانده حلقه شامل یک تفاضلی برای مبدل تک سر[10](D2S) ، یک مقسم فرکانس پالس بلع[11]، یک آَشکارساز فرکانس فاز(PFD)، یک پمپ شارژ[12](CP) تک سر و فیلتر حلقه پسیو (نافعال) مرتبه سوم تراشه خاموش[13] می باشد.

    بعلاوه دو بلوک دیجیتال ترکیب شده در ترکیبگر فرکانس ارائه شده وجود دارند، ماژول AFC و مدولاتور ∑∆ 1-1-1 MASH ، که در زمینه خاکستری در شکل 1. کشیده شده است. به کمک ماژول AFC، ولتاژ تنظیم کلاس C VCO در حول 0.5 VDD برای یک فرکانس هدف مفروض ، قرار می گیرد، که به معنی این است که منحنی تنظیم مطلوب VCO، برای کمینه کردن جریان بالا/پایین نامتناسب در CP، انتخاب شده است. علاوه براین ، در ترکیب با یک جدول جستجو[14](LUT) برای کنترل جریان بایاس VCO، حداکثر دامنه نوسان، به عنوان مثال برای رسیدن به نویز فاز مطلوب، می تواند در سراسر رنج تنظیم گسترده تضمین شود. مدولاتور 20 بیتی ∑∆ 1-1-1 MASH یک ظرفیت ترکیب فرکانسی N بخشی را ارائه می دهد، که به یک رزولوشن فرکانس کوچکتر از  70 Hz با یک فرکانس مرجع 32 MHz دست می یابد.

     

     

     

     

     

     

     

     

    [1] Internet of things : اینترنت اشیا

    [2] Low-power : کم توان

    [3] Cross – coupled transistors : ترانزیستورهای تقاطعی تزویج شده

    [4] Deep triode region : ناحیه تریودی عمیق

    [5] Finite – state machine : ماشین حالت محدود(در رایانه)

    [6] Operational amplifier : تقویت کننده عملیاتی

    [7] Divided by  two : تقسیم بر دو

    [8] Current mode logic : منطق حالت جریانی

    [9] Local oscillation : نوسان محلی

    [10] Single ended : تک سر ( خط انتقال یا مداری که یک سر آن زمین باشد)

    [11]Pulse swallow : پالس بلع

    [12] Charge pump : پمپ شارژ

    [13] Off chip : تراشه خاموش

    [14] Look up table : جدول جستجو

Comments

  • (no comments)

Post Comments

This free website is created and hosted by Website.com's Site Builder.