Разработка методик проектирования преобразователей частоты в интегральном исполнении
Разработанная методика реализована при использовании технологических базисов ХС06, ХС035, ХС018, ОРБКО ()9, а также подтверждена экспериментально. Установлен характер изменения постоянной составляющей и максимальных значений комбинационной компоненты выходного тока при некратном преобразовании частоты на МОП-транзисторе с каналом п-типа от режима его работы. В частности, для типовых проектных… Читать ещё >
Содержание
- 1. ОСНОВНЫЕ АРХИТЕКТУРЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
- 1. 1. Кратное и некратное преобразование частоты
- 1. 2. Способы реализации бесфильтровых преобразователей частоты
- 1. 2. 1. Варакторные УЧ
- 1. 2. 2. Широкодиапазонные преобразователи частоты
- 1. 2. 3. Преобразователи частоты на синтезированных нелинейных реактивных элементах
- 1. 3. Современные средства автоматизированного проектирования
- 1. 4. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1
- 1. 5. ЦЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
- 2. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ НА ОСНОВЕ СИНТЕЗИРОВАННЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СУБМИКРОННОМ БАЗИСЕ
- 2. 1. Разработка методики преобразования частоты входных гармонических колебаний на основе применения синтезированных нелинейных реактивных элементов
- 2. 1. 1. Алгоритм коммутации ключа
- 2. 1. 2. Схемная реализация алгоритма коммутации ключа
- 2. 1. 3. Разработка структурной схемы параметрического умножителя частоты на основе СНРЭ
2.2 Разработка принципиальной электрической схемы параметрического преобразователя частоты гармонических колебаний на примере умножителя с кратностью N=2 на основе синтезированных нелинейных реактивных элементов в субмикронном базисе.
2.3 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.
3 ТОПОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ НА ОСНОВЕ СИНТЕЗИРОВАННЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В САПР CADENCE С ТОПОЛОГИЧЕСКИМИ НОРМАМИ 350 НМ.
3.1 Проверка топологии преобразователя частоты на соответствие технологическим требованиям (DRC) и электрическим связям (LVS).
3.2 Коррекция электрической схемы и топологии базовой ячейки преобразователя частоты на основе СНРЭ. Проектирование тестового кристалла.
3.3 Экспериментальные исследования преобразователя частоты в технологическом базисе 350 нм.
3.4 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.
4 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ НА МОП-ТРАНЗИСТОРАХ.
4.1 Разработка методики расчета преобразования частоты на МОП-транзисторах в субмикронном и глубоко субмикронном базисах.
4.1.1 Расчёт сток-затворной характеристики.
4.1.2 Основные аналитические соотношения.
4.1.3 Алгоритм расчета преобразования частоты на МОП — транзисторе для технологий с субмикронными топологическими нормами.
4.1.4 Расчёт постоянной составляющей выходного тока МОП-транзистора в режиме преобразования частоты.
4.1.5 Расчёт переменной составляющей выходного тока МОП-транзистора в режиме преобразования частоты.
4.2 Экспериментальные исследования.
4.3 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.
- 2. 1. Разработка методики преобразования частоты входных гармонических колебаний на основе применения синтезированных нелинейных реактивных элементов
Список литературы
- А. с. 736 294 (СССР). Устройство для умножения частоты в п раз с однофазным выходом / О. П. Новожилов, опубл. в Б. И. 1980. № 19.
- А. с. 1 116 522 (СССР). Умножитель частоты / М. П. Крылов, Ю.А. Мерз-лов, О. П. Новожилов, опубл. в Б. И. 1984. № 36.
- А. с. 1 171 926 (СССР). Умножитель частоты / О. П. Новожилов, опубл. в Б. И. 1985. № 29.
- А. с. 1 248 010 (СССР). Статический удвоитель частоты / О. П. Новожилов. опубл. в Б. И. 1986. № 28.
- А. с. 1 249 673 (СССР). Удвоитель частоты / О. П. Новожилов, опубл. в Б. И. 1986. № 29.
- А. с. 1 264 298 (СССР). Умножитель частоты / О. П. Новожилов, опубл. в Б. И. 1986. № 38.
- А. с. 1 322 406 (СССР). Умножитель частоты / О. П. Новожилов, опубл. в Б. И. 1987. № 25.
- А. с. 1 385 242 (СССР). Умножитель частоты / М. И. Бочаров, О. П. Новожилов. опубл. в Б. И. 1988. № 12.
- Пат. 2 292 629 Российская Федерация, МКИ НОЗВ 19/00. Гармонический умножитель частоты / A.M. Бочаров, А. И. Мушта, О. П. Новожилов. -№ 2 005 121 752/09- заявл. 11.07.2005- опубл. 27.01.2007- Бюл. № 3.
- Пат. 2 380 822 Российская Федерация, МПК НОЗВ 19/00. Гармонический умножитель частоты / О. П. Новожилов, М. И. Бочаров, Ю. С. Балашов, А. И. Мушта, A.M. Сумин, Ю.В. Худяков- № 2 008 100 892/09- заявл. 09.01.2008- опубл. 27.01.2010. Бюл. № 3.
- Богаченков А. Н. Исследование энергетических режимов ферромагнитных умножителей частоты: дис. канд. техн. наук / А. Н. Богаченков. М. 1985. 256 с.
- Бочаров М. И. Исследование ферритовых умножителей частоты: дис.канд. техн. наук / М. И. Бочаров. Воронеж. 1975. 175 с.
- Мушта А. И. Исследование оптимальных энергетических режимов работы умножителей и делителей частоты на полупроводниковых нелинейных ёмкостях: дис. канд. техн. наук / А. И. Мушта. Воронеж. 1974. 174 с.
- Новожилов О. П. Анализ некоторых схем на барьерной емкости р-п-перехода, предназначенных дли использования в радиоаппаратуре низовой связи: дис. канд. техн. наук / О. П. Новожилов. JI. 1967. 164 с.
- Новожилов О. П. Преобразование параметров гармонических колебаний с помощью нелинейных реактивных элементов: дис. докт. техн. наук /О.П. Новожилов. М.: 1988. 456 с.
- Оявээр Х.-М. Р. Исследование и усовершенствование передачи энергии в магнитных удвоителях частоты: дис. канд. техн. наук / Х.-М. Оявээр Р. -Таллин. 1972. 176 с.
- Плавский JI.T. Исследование широкополосных умножителей частоты на нелинейной емкости р-п-перехода: дис. канд. техн. наук /Л.Г. Плавский. Новосибирск. 1973. 175 с.
- Тетдоев К. Т. Разработка и исследование схем умножения частоты на варикондах для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей: дис. канд. техн. наук / К. Т. Тетдоев. М.: 1973. 162 с.
- Бамдас A.M. Аналоговое моделирование исполнительных ферромагнитных устройств / A.M. Бамдас, О. П. Разуваев, C.B. Шапиро. М.: Наука. 1975. 440 с.
- Бруевич А. Н. Умножители частоты / А. Н. Бруевич // М.: Советское радио. 1970. 248 с.
- Загрядцкий В.И. Многофазные удвоители частоты / В. И. Загрядцкий, Н. И. Кобыляцкий, В. Г. Шевчик. Кишинев: Картя молдованяскэ. 1976. 96 с.
- Задерей Г. П. Многофункциональные магнитные радиокомпоненты / Т. П. Задерей // М.: Советское радио. 1980. С. 137.
- Каганов В. И. Транзисторные радиопередатчики / В. И. Каганов. М.:1. Энергия. 1976. 448 с.
- Казарновский Д. М. Емкостные преобразователи частоты / Д. М. Казарновский. М.: Энергия. 1968. 108 с.
- Красноголовый Б.Н. Варакторные умножители частоты / Б.Н. Крас-ноголовый, Л. Г. Плавский. Минск: Изд-во БЕУ. 1979. 288 с.
- Каплан А.Е. Параметрические генераторы и делители частоты / А. Е. Каплан, Ю. А. Кравцов, В. А. Рылов // М.: Советское радио. 1966. С. 335.
- Ризкин И.Х. Умножители и делители частоты / И. Х. Ризкин. М.: Связь. 1976. 328 с.
- Рожанский JI.JI. Статические электромагнитные преобразователи частоты / JI. JL Рожанский. М.: Еосэнергоиздат. 1959. 95 с.
- Бамдас A.M. Ферромагнитные умножители частоты/ A.M. Бамдас, И. В. Блинов, Н. В. Захаров, C.B. Шапиро. М.: Энергия. 1968. 176 с.
- Еремин С.А. Полупроводниковые диоды с накоплением заряда и их применение / С. А. Еремин, O.K. Мокеев, Ю. Р. Носов // М.: Советское радио. 1966. С. 152.
- Пильдон В.И. Полупроводниковые умножительные диоды / В. И. Пильдон. М.: Радио и связь. 1981. 136 с.
- Бочаров М.И. Умножение частоты на синтезированных нелинейных реактивных элементах / М. И. Бочаров, О. П. Новожилов // Радиотехника. 1987. № 3. С. 15−18.
- Луценко А.Л. Ферритовый удвоитель частоты с эффективностью 60% / А. Л. Луценко, Е. А. Мелков // Радиотехника и электроника. 1973. Т. 18. № 11. С. 2284−2287.
- Новожилов О.П. Умножители частоты на синтезированных нелинейных реактивных элементах / О. П. Новожилов // Электричество. 1988. № 5. С. 68−73.
- Новожилов О.П. Идентификация нелинейных четырехполюсников / О. П. Новожилов // Электричество. 1998. № 10. С. 62−69.
- Новожилов О.П. Идентификация нелинейных элементов при гармоническом воздействии с переменной амплитудой / О. П. Новожилов // Изв. вузов Радиоэл-ка. 1986. № 7. С. 86−88.
- Новожилов О.П. Идентификация нелинейных элементов по одной гармонике отклика / О. П. Новожилов // Радиотехника и электроника. 1987. № 4. С. 792−796.
- Новожилов О.П. Интегральные методы идентификации нелинейных элементов / О. П. Новожилов // Электронное моделирование. 1987. № 5. С. 3540.
- Новожилов О.П. Применение частотного метода для описания характеристик нелинейных элементов / О. П. Новожилов // Электронное моделирование. 1991. № 1. С. 39−44.
- Egan, William F. 2000. Frequency Synthesis by Phase-lock, 2nd Ed., John Wiley & Sons, ISBN 0−471−32 104−4.
- Немудров В.Г. Основные проблемы, задачи и этапы формирования современной инфраструктуры проектирования СБИС «система на кристалле» / В. Г. Немудров // Электронная промышленность. 2003. № 1. С. 24−27.
- Немудров В.Г. Проблемы разработки сверхбольших интегральных схем типа «система на кристалле» / В. Г. Немудров, И. В. Малышев // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2002. № 1,2. С.33−34.
- Немудров В.Г. Состояние и перспективы отечественных разработок СБИС типа «система на кристалле» / В. Г. Немудров, И. В. Малышев // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2003. № 2. С.56−57.
- Немудров В.Г. Системы на кристалле. Проектирование и развитие / В. Г. Немудров, Г. Мартин. М.: Техносфера. 2004. 212 с.
- Open Core Protocol International Partnerhip. Режим доступа: hhtp//ocpip. org/home.
- Евтушенко Н.Д. Методология проектирования «систем на кристалле». Основные принципы, методы, программные средства / Н. Д. Евтушенко, В. Г.
- Немудров, И. А. Сырцов // Электроника. Наука. Технология. Бизнес. 2003. № 6. С.135−136.
- Иванов А. САПР фирмы Cadence. Общий обзор / А. Иванов // Электроника. Наука. Технология. Бизнес. 2003. № 5. С. 43−45.
- Кравченко В. САПР компании Synopsys. Основные средства и возможности САПР / В. Кравченко, Д. Радченко // Электроника. Наука. Технология. Бизнес. 2003. № 4. С.35−38.
- Шагурин И. IP-блок для реализации функций управления в составе СБИС класса типа «система на кристалле» / И. Шагурин, А. Родионов // Электронные компоненты. 2007. № 1. С. 84−91.
- Пахолков Р. Современная система на кристалле основа успешного продукта / Р. Пахолков, В. Мозолевский // Современная электроника. 2007. № 6. С. 95−98.
- Virtual Socket Interface Alliance. Режим доступа: hhtp //www.vsia.org.
- The Virtual Component Exchange. Режим доступа: hhtp//www.thevcx.com.
- Thompson S., Packan P., Bhor M. MOS scaling: Transistor challenges for the 21st century. Intel Tech. J. 1998. Vol. Q3. P. 1−19.
- Manly J.W. Some general properties of nonlinear elements. General energy relations / H.E.Rowe, J.W. Manly. Proc. JRE. 1956. v. 44. № 7. pp. 904−913.
- Боголюбов H.H. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний / Н. Н. Боголюбов, Ю. А. Митропольский. М.: Физматгиз. 1959.408 с.
- Гоноровский И.С. Радиосигналы и переходные явления в радиоцепях. /И.С. Гоноровский. М.: Связь-издат. 1959. 326 с.
- Бруевич А.Н. Спектры в умножителях частоты / А. Н. Бруевич // Радиотехника и электроника. 1962. т.7. № 7. С.1082−1090.
- Харкевич A.A. Нелинейные и параметрические явления в радиотехнике. / А. А Харкевич М.: Гос-техиздат. 1956. 184 с.
- Уткин Г. М. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ.
- Учебн. пособие для ВУЗов / Г. М. Уткин, М. В. Благовещенский, В.П. Жуховиц-кая. М.: Сов. радио. 1979. 320 с.
- Данилов JI.B. Теория нелинейных электрических цепей. /JI.B. Данилов, П. Н. Матханов, Е. С. Филлипов. Энергоатомиздат. Ленинградское отд-е. 1990. 256 с.
- Калабеков Б.А. Методы автоматизированного расчета электронных схем в технике связи: Учебн. пособие для ВУЗов. / Б. А. Калабеков, В, Ю. Лапи-дус, В. М. Малафеев. М.: Радио и связь. 1990. 272 с.
- Гассанов Л.Г. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи /Л.Г. Гассанов, А. А. Липатов, В. В. Марков, Н. А. Могильченко. М.: Радио и связь. 1988.288 с.
- Розанов Б.А. Приемники миллиметровых волн / Б. А. Розанов, С. Б. Розанов М.: Радио и связь. 1989. 168 с.
- Maas S.A. Nonlinear Microwave circuits / Maas S.A. 1988. 480 p.
- Ратхор T.C. Цифровые измерения. Методы и схемотехника / Т.С. Рат-хор. М.: Техносфера. 2004. 376 с.
- Фомин Н.Н. Радиоприемные устройства: Учебник для вузов / Н. Н. Фомин, Н. Н. Буга, О. В. Головин. 3-е издание, стереотип. М.: Горячая линия. Телеком. 2007. 520 с.
- Тимофеев В.Н. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре / В. Н. Тимофеев, Л. М. Величко, В. А. Ткаченко. М: Радио и связь. 1982. 112с.
- Ногин В.Н. Аналоговые электронные устройства: учеб. пособие для вузов / В. Н. Ногин. М.: Радио и связь. 1992. 304 с.
- Шарапов Ю.И. Сравнительные характеристики преобразований с повышением частоты входного сигнала без комбинационных составляющих при постоянной и перестраиваемой частотах гетеродина / Ю. И. Шарапов // Радиотехника № 3. 2011 г.С.90−96.
- Колосовский Е. А. Устройства приема и обработки сигналов. Учебноепособие для вузов / Е. А. Колосовский. M: Горячая линия-Телеком. 2007. 456 с.
- Стариков О. Метод ФАПЧ и принципы синтезирования высокочастотных сигналов / О. Стариков // Chip News. 2001. NN 6−8. 10.
- National Analog Products Databook. 2004 Edition.
- Манассевич В. Синтезаторы частоты (теория и проектирование): пер. с англ. / В. Манассевич. М.: Связь. 1979. 384 с.
- Gandhi D. Mixer Spur Analysis with Concurrently Swept LO, RF and IF: Tools and Techniques / D. Gandhi, C. Lyons // Microwave Journal. 2003. V. 46. № 5. May. P. 212.
- Штрапенин E. Интегральные радиочастотные синтезаторы частоты с ФАПЧ National Semiconductor. / Г. Штрапенин. // Chip News. 2006 N7. 29−33.
- Никитин Ю. Полный радиочастотный синтезатор с дробным коэффициентом деления ADF 4350. / Ю. Никитин, С. Дмитриев. // Электронные компоненты. № 3. 2010. С. 32.
- Лобенстейн. Номограмма для расчета значений комбинационных частот // Электроника. 1973. Т. 46. № 16.
- Шарапов Ю.И. Преобразование сигнала без комбинационных частот / Ю. И. Шарапов, Е. М. Крылов, Ю. П. Пантелеев. М.: ИПРЖР. 2001. 288 с.
- Попов В.Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. / В. Н. Попов, А. В. Рыжков. М.: Радио и связь. 1991.
- Миронов М.А. Анализ работы диодного умножителя частоты некратного преобразования квантовых стандартов частоты / М. А. Миронов, С. Ю. Румянцев, О. П. Харчев // Электромагнитные волны и электронные системы. № 1. 2009 г. С.37−42.
- Логинов В.И. Номограмма комбинационных частот алгоритмический подход с учетом преобразования на гармониках сигнала и гетеродина / В. И. Логинов // Радиотехника. № 4. 2011 г. С. 104−106.
- Логинов В.И. Номограмма комбинационных частот алгоритмический подход / В. И. Логинов, С. А. Маркова // Радиотехника. 1989. № 1. С. 44 -46.
- Логинов В. П. Алгоритмическая модель преобразователя частоты с учетом высоких порядков комбинационных помех /В.П. Логинов, С. С. Сухотин // Техника средств связи. 1984. № 9. С. 91 98.
- Очков Д.С. Анализ влияния трактов преобразования частоты на паразитный набег фазы при прямом синтезе опорного СВЧ-сигнала / Д. С. Очков, Е. А. Силаев, И. С. Формальное // Радиотехника. № 10. 2009 г. С. 115−121.
- Берман Л.С. Введение в физику варикапов / Л. С. Берман. Л.: Наука. 1968. 180 с.
- Херпи, М. Аналоговые интегральные схемы / М. Херпи- пер. с англ. М.: Радио и связь. 2007.
- Каганов В.И. Транзисторные радиопередатчики / В. И. Каганов // М.: Энергия. 1976. С. 329−332.
- Пат. 2 257 665 Российской Федерации, МКИ НОЗ В 19/06. Гармонический умножитель частоты / М. И. Бочаров. № 2 004 106 839/09- заявл. 09.03.2004- опубл. 27.07.2005- Бюл. № 21. 6 е.: ил.
- Тимонтеев, В.Н. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре / В. Н. Тимонтеев, Л. М. Величко, В. А. Ткаченко. М.: Радио и связь. 2009.
- Новожилов О.П. Аналоговые устройства на синтезированных нелинейных реактивных элементах: учеб. пособие / О. П. Новожилов. М.: МИЭМ, 1996. 160 с.
- Бочаров М.И. Синтезированные нелинейные реактивные элементы и некоторые возможности их применения / М. И. Бочаров, О. П. Новожилов // Радиотехника. 1986. № 5. С. 29−31.
- Page С. H. Frequency conversion relationship for positive nonlinear resistors. // Journal of Research of the NBS. 1956. v. 56. № 4. p.179−182.
- Cadence® Design Tools. Version 6.0. 2003. 546 c.
- Wang S., An-Chang Deng. Delivering a Full-chip Hierarchical Circuit Simulation & Analysis Solution for Nanometer Designs // White paper of Nassda Corporation. 2001.
- Денисенко В.В. Проблемы схемотехнического моделирования КМОП СБИС // Компоненты и технологии. 2002. № 3. С. 74−78.
- Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю. Ф. Опадчий, О. П. Глудкин, А. И. Гуров. М.: Горячая Линия Телеком. 2002. 768 с. 98. http://www.berkeley-da.com/prod/prod01analogfs.htm
- Virtuoso® UltraSim Simulator User Guide, Version 6.0 // Cadence Design Systems, Inc. May 2005.100. http://www.cadence.com/us/pages/default.aspx101. http://www.analog.com/en/content/CUmultisimSPICEprogramdownload /fca.html
- Бесфильтровое умножение частоты / О. П. Новожилов, Ю. С. Балашов, А. И. Мушта, М. И. Бочаров, A.M. Сумин, А. В. Русанов // Вестник Воронежского государственного технического университета. Том 4. 2008. № 3. С. 152−158.
- Cadence® Analog Design Environment User Guide. Product Version 5.0.2003.480 с.
- Болтаев A.B. Усилительные устройства на интегральных микросхемах / A.B. Болтаев, В. И. Гадзиковский, В. Г. Важенин, A.A. Калмыков, H.A. Нехонов. Свердловск: Изд. УПИ им. С. М. Кирова. 1981. 112 с.
- Свирид B.JI. Микросхемотехника аналоговых электронных устройств / Л. В. Свирид. Минск: Дизайн ПРО. 1998. 256 с.
- A.B. Перебаскин, А. А Бахметьев, С. О. Колосов, В. Ф. Исаев. Интегральные схемы: Операционные усилители. Т.1. М.: Физматлит. 1993.240 с.
- W. Wondrak, et al., (DaimlerChrysler AG), .Anforderungen an SOI Technologien aus Sicht der Kfz Elektronik. GMM SOI-Workshop. Munich. May 17−18. 2001.
- Андре Анго. Математика для электро- и радиоинженеров / Андре А. М.: Наука. 1967.
- Бронштейн И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. М.: Наука. 1965.
- Лазарев Ю.Ф. Начала программирования в среде MatLAB: Учебное пособие / Ю. Ф. Лазарев. К.:НТУУ «КПИ». 2003. 424 с.
- Балашов Ю.С. Схемотехническое проектирование аналоговых устройств сверхбольших интегральных схем: учеб. пособие / Ю. С. Балашов, А. И. Мушта, A.M. Сумин. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет». 2011. 74 с.
- Балашов Ю.С. Моделирование аналоговых устройств сверхбольших интегральных схем: учеб. пособие / Ю. С. Балашов, А. И. Мушта, A.M. Сумин. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет». 2011. 79 с.