频率综合器组合模拟与器件模型参数优化提取技术的研究

摘要

电路模拟仿真对于电路设计是不可缺少的。随着电路结构日益复杂，规模不断增大，电路仿真需要考虑器件模型、仿真精度以及仿真时间等诸多问题。在电力电子领域的电路仿真设计中经常需要建立光耦器件的模型，而有些特殊的光耦器件，例如可控硅输出的光耦器件，目前模拟软件(如Pspice)的器件库中尚未提供。本文基于Pspice的ABM工具建立了能用于Pspice仿真的光耦可控硅的宏模型，并采用组合优化提取的方法获得宏模型中的模型参数值，提高了参数提取的精度。最后采用Pspice软件对建立的光耦模型以及应用电路进行了仿真分析。对于仿真时间与精度互为矛盾的问题，本文结合所设计的锁相环频率综合器进行了相关讨论。
　　 在锁相环频率综合器的分析与设计部分，本文介绍了锁相环频率综合器的基本原理，分析了环路中各个模块的噪声传递函数以及自身产生的噪声源。本文基于TSMC0.18μm工艺设计了一个频段为5.15GHz～5.35GHz的锁相环频率综合器，用于无线通信系统。在系统设计上，使用Matlab/Simulink工具构建了锁相环的系统模型，并进行了系统设计参数和功能的验证。在电路设计方面详细论述了压控振荡器、∑△调制分数分频器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器的工作原理和实现方法，研究了各模块实现电路的优势和存在的各种非理想效应并针对这些非理想效应给出了相应的改进技术。在此基础上，在Cadence设计环境下完成了所有电路的设计工作，并给出了相应的仿真结果。针对工作在GHz频段的大规模集成电路仿真时间过长的问题，本文的最后探讨了组合模拟的仿真方法，结果表明该方法能够在仿真时间和仿真精度之间取得较好的折中。