10~37 GHz CMOS四分頻器的設(shè)計(jì)

1 引言
隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對通信系統(tǒng)中單元電路的研究也越來越多。而分頻器廣泛應(yīng)用于光纖通信和射頻通信系統(tǒng)中，因此，高速分頻器的研究也日益受到關(guān)注。分頻器按實(shí)現(xiàn)方式可分為模擬和數(shù)字兩種。模擬分頻器可由注入鎖定等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，一般具有工作頻率高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，但是分頻范圍較小，芯片面積較大。數(shù)字分頻器基于觸發(fā)器結(jié)構(gòu)，一般分頻范圍較寬，芯片面積較小，但相對于模擬分頻器其工作頻率較低，功耗較大。這里采用UMC 0．13 um的CMOS工藝(其特征頻率fT約100 GHz)，在電源電壓為1．2 V時(shí)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)高速、寬分頻范圍的數(shù)字四分頻器。

2 電路設(shè)計(jì)
圖1為四分頻器的系統(tǒng)框圖。它由兩個(gè)二分頻器級聯(lián)而成。為了實(shí)現(xiàn)級間隔離和電平匹配，在兩個(gè)二分頻器之間加入級間緩沖電路。為便于區(qū)分這兩個(gè)分頻器，將前一個(gè)二分頻器稱為高速二分頻器，后一個(gè)二分頻器稱為低速二分頻器。因?yàn)橐獪y試電路，需考慮輸入和輸出端口的阻抗匹配。為解決這些問題，電路中設(shè)計(jì)輸人和輸出部分。輸入部分除實(shí)現(xiàn)輸入阻抗匹配外，還要提供直流偏置。輸出部分用以保證測試時(shí)的阻抗匹配以及得到一定的輸出信號幅度。

2．1 二分頻器
這里采用的二分頻器為全差分的共柵動(dòng)態(tài)負(fù)載結(jié)構(gòu)，其框圖和電路圖如圖2a和圖2b所示。