基于BIST的模拟/混合信号发生器的设计与仿真

摘要

随着CMOS技术的飞速发展，IC的模拟/混合信号变得越来越复杂。IC的模拟/混合信号测试也变得越来越困难、昂贵。对于模拟/混合信号集成电路，内建的自测试技术已被证明是一种十分有效的方法。因此，设计一种低功耗、高精度基于BIST的模拟/混合信号发生器是非常必要的。
　　首先简述了信号发生器的发展现状，随后提出了一种方案，设计了一种芯片级的信号发生器。该模拟正弦波发生器由两部分组成:一个近似的正弦波发生器和一个过滤器。基于SC电路产生一个近似的正弦波，然后过滤谐波产生平滑的正弦波。这种方法的主要优点就在于信号振幅和频率可以通过控制直流输入的电压和时钟频率分别控制。作为信号发生器核心部分，PGA部分是本文研究的重点。PGA采用的是反馈结构，应用开关电容(SC)技术用电容模拟电阻，由数字时钟网络产生的控制信号用开关阵列的方式改变输入负载。为了同时满足放大器对精度和增益的要求，放大器采用折叠共源共栅的增强增益型放大器，以便提供相对较大的输出摆幅和更好的单级衰减频率响应。采用轨对轨技术进一步增大共模输入电压范围，并对可编程增益放大器(PGA)及其相关网络进行电路级的设计仿真。
　　在常温27℃作为工作温度，电源电压为1.2V，65nmCMOS工艺条件下，完成了可编程增益放大器的设计，并利用CadenceSpcetre进行仿真。仿真结果直流增益DC为82dB，相位裕度为61°。交流分析仿真结果表明单位增益带宽GBW为477MHz，共模抑制比为89dB，放大器总功耗约为4.8mW。PGA产生一个频率为3.125MHz、SNR为20.68dB的近似正弦波，满足片上信号发生器预期的设计要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 正弦信号发生器的研究现状

1．3 BIST研究现状及发展趋势

1．4 本文研究内容

第2章 正弦信号发生器的原理

2．1 正弦信号发生器的基本原理

2．2 基于BIST的信号发生器的设计

2．3 本章小结

第3章 可编程放大器(PGA)的设计

3．1 可编程放大器的基本原理

3．2 时钟映射网络与开关电路的设计

3．2．1 时钟映射网络

3．2．2 开关电容电路

3．3 放大器的设计与分析

3．3．1 增益增强技术

3．3．2 精度计算

3．3．3 放大器结构

3．4 本章小结

第4章 可编程增益放大器仿真分析

4．1 时钟网络仿真结果

4．2 可编程增益放大器仿真结果

4．2．1 放大器输入电压范围

4．2．2 放大器幅频特性与相频特性

4．2．3 放大器共模抑制比

4．2．4 放大器建立特性

4．2．5 可编程增益放大器仿真结果

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢