高頻電路新技術(shù)

1、高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 第第9章章 高頻電路新技術(shù)高頻電路新技術(shù)9.1 高頻電路的集成化9.2 高頻集成電路9.3 高頻電路EDA 9.4 軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù) 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 9.1 高頻電路的集成化高頻電路的集成化 一、一、 高頻集成電路的類(lèi)型高頻集成電路的類(lèi)型 集成電路集成電路是為了完成某種電子電路功能是為了完成某種電子電路功能,以特定的工以特定的工藝在單獨(dú)的基片之上或基片之內(nèi)形成并互連有關(guān)元器件藝在單獨(dú)的基片之上或基片之內(nèi)形成并互連有關(guān)元器件,從而構(gòu)成的微型電子電路。從而構(gòu)成的微型電子電路。 高頻集成電路都可以歸納為高頻集成電路都可以歸納為

2、以下幾種類(lèi)型以下幾種類(lèi)型: 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA (1)按照頻率來(lái)劃分按照頻率來(lái)劃分,有高頻集成電路、甚高頻集成電有高頻集成電路、甚高頻集成電路和微波集成電路（路和微波集成電路（MIC）等幾種。）等幾種。 (2)與普通集成電路一樣與普通集成電路一樣,高頻集成電路可高頻集成電路可分為單片高分為單片高頻集成電路頻集成電路（MHIC）和）和混合高頻集成電路（混合高頻集成電路（HHIC）。 (3)從從功能或用途上來(lái)功能或用途上來(lái)分分,高頻集成電路有高頻通用集高頻集成電路有高頻通用集成電路和高頻專(zhuān)用集成電路（成電路和高頻專(zhuān)用集成電路（HFASIC）兩種。）兩種。 高頻電子線(xiàn)路第9

3、章 高頻電路的集成化與EDA 二、高頻電路的集成化技術(shù)二、高頻電路的集成化技術(shù) 紛繁眾多的高頻集成電路紛繁眾多的高頻集成電路,其其實(shí)現(xiàn)方法和集成工藝實(shí)現(xiàn)方法和集成工藝除除薄薄/厚膜技術(shù)等混合技術(shù)外厚膜技術(shù)等混合技術(shù)外,通常有以下幾種通常有以下幾種: 1傳統(tǒng)硅（傳統(tǒng)硅（Si）技術(shù)）技術(shù) 1958年美國(guó)得克薩斯儀器公司（年美國(guó)得克薩斯儀器公司（TI）和仙童公司研）和仙童公司研制成功第一批集成電路制成功第一批集成電路,接著在接著在1959年發(fā)明了制造硅平面年發(fā)明了制造硅平面晶體管的晶體管的“平面工藝平面工藝”,利用半導(dǎo)體平面工藝在利用半導(dǎo)體平面工藝在硅片內(nèi)制硅片內(nèi)制作元器件作元器件,并按電路要求在硅

4、片表面制作互連導(dǎo)體并按電路要求在硅片表面制作互連導(dǎo)體,從而制從而制成高密度平面化的集成電路成高密度平面化的集成電路,完善了集成電路的生產(chǎn)工藝。完善了集成電路的生產(chǎn)工藝。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 2砷化鉀（砷化鉀（GaAs）技術(shù)）技術(shù) 以以砷化鉀材料替代硅材料形成的砷化鉀技術(shù)主要用砷化鉀材料替代硅材料形成的砷化鉀技術(shù)主要用在微波電路中。在微波電路中。砷化鉀集成電路自砷化鉀集成電路自1974年由年由HP公司首創(chuàng)公司首創(chuàng)以來(lái)以來(lái),也都一直用在微波系統(tǒng)中。作為無(wú)線(xiàn)通信用高頻模也都一直用在微波系統(tǒng)中。作為無(wú)線(xiàn)通信用高頻模擬集成電路的選擇擬集成電路的選擇,砷化鉀器件也只是近幾年的事情

5、。砷化鉀器件也只是近幾年的事情。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 砷化鉀砷化鉀MESFET的結(jié)構(gòu)如圖的結(jié)構(gòu)如圖9-1所示所示,它是在一塊半它是在一塊半絕緣的砷化鉀襯底上用外延法生長(zhǎng)一層絕緣的砷化鉀襯底上用外延法生長(zhǎng)一層N型砷化鉀層型砷化鉀層,在其兩端分別引出源極和漏極在其兩端分別引出源極和漏極,在兩者之間引出柵極。在兩者之間引出柵極。對(duì)于砷化鉀對(duì)于砷化鉀MESFET,柵長(zhǎng)是一個(gè)決定最大工作頻率柵長(zhǎng)是一個(gè)決定最大工作頻率（fmax）的關(guān)鍵參數(shù)。）的關(guān)鍵參數(shù)。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖9-1 砷化鉀MESFET的結(jié)構(gòu) 源極n GaAs柵極漏極“溝道”N型GaA

6、s半導(dǎo)體GaAs 襯底高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 首次出現(xiàn)于首次出現(xiàn)于1980年的高電子遷移率晶體管（年的高電子遷移率晶體管（HEMT）可以最大限度地利用砷化鉀的高電子遷移率的特性。耗可以最大限度地利用砷化鉀的高電子遷移率的特性。耗盡型的盡型的HEMT場(chǎng)效應(yīng)管是在半絕緣的場(chǎng)效應(yīng)管是在半絕緣的GaAs襯底上連續(xù)生襯底上連續(xù)生長(zhǎng)不摻雜或輕摻雜的長(zhǎng)不摻雜或輕摻雜的GaAs、摻硅的、摻硅的n型型AlxGa1-xAs層和層和摻硅的摻硅的n型型GaAs層層,在在AlxGa1-xAs層內(nèi)形成耗盡層。再利層內(nèi)形成耗盡層。再利用用AlGaAs和和GaAs電子親和力之差電子親和力之差,在未摻雜的

7、在未摻雜的GaAs的表的表面之下形成二次電子氣層面之下形成二次電子氣層,如圖如圖9-2所示所示高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖9-2 耗盡型的HEMT場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu) 柵極源極漏極n-GaAs不摻雜GaAsn-AlxGalxAs半絕緣GaAs 襯底二次電子氣層高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 另一種另一種GaAs異質(zhì)結(jié)器件異質(zhì)結(jié)器件GaAsHBT也越來(lái)越受關(guān)也越來(lái)越受關(guān)注注,它屬于改進(jìn)型的雙極晶體管它屬于改進(jìn)型的雙極晶體管,其發(fā)射極和基極被制作其發(fā)射極和基極被制作在不同材料的禁帶中在不同材料的禁帶中,如圖如圖9-3所示。所示。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與ED

8、A 圖9-3 GaAsHBT結(jié)構(gòu) BpnEpBpppnGaAsCnGaAsCn GaAsn GaAsv高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 3、硅鍺（、硅鍺（SiGe）技術(shù)）技術(shù) 硅鍺技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、低功耗、低硅鍺技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、低功耗、低成本、一致性好成本、一致性好,頻率特性介于傳統(tǒng)硅器件和砷化鉀頻率特性介于傳統(tǒng)硅器件和砷化鉀器件之間。一種典型的器件之間。一種典型的SiGeHBT的電特性參數(shù)示于的電特性參數(shù)示于表表9-1中。中。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 表9-1 典型的SiGeHBT的電特性參數(shù) 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA

9、三、高頻集成電路的發(fā)展趨勢(shì) 1.高集成度（更細(xì)工藝）高集成度（更細(xì)工藝） 集成電路發(fā)展的核心是集成度的提高。集成電路發(fā)展的核心是集成度的提高。 集成度的提高依賴(lài)于工藝技術(shù)的提高和新的制造方法。集成度的提高依賴(lài)于工藝技術(shù)的提高和新的制造方法。21世紀(jì)的世紀(jì)的IC將沖破來(lái)自工藝技術(shù)和物理因素等方面的限將沖破來(lái)自工藝技術(shù)和物理因素等方面的限制繼續(xù)高速發(fā)展制繼續(xù)高速發(fā)展,可以概括為可以概括為: 1）（超）微細(xì)加工工藝）（超）微細(xì)加工工藝 超微細(xì)加工的關(guān)鍵是形成圖形的曝光方式和光刻方超微細(xì)加工的關(guān)鍵是形成圖形的曝光方式和光刻方法。法。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 2）銅互連技術(shù)）銅互連

10、技術(shù) 長(zhǎng)期以來(lái)長(zhǎng)期以來(lái),芯片互連金屬化層采用鋁。器件與互連線(xiàn)芯片互連金屬化層采用鋁。器件與互連線(xiàn)的尺寸和間距不斷縮小的尺寸和間距不斷縮小,互連線(xiàn)的電阻和電容急劇增加互連線(xiàn)的電阻和電容急劇增加,對(duì)對(duì)于于0.18m寬寬43m長(zhǎng)的鋁和二氧化硅介質(zhì)的互連延遲（大長(zhǎng)的鋁和二氧化硅介質(zhì)的互連延遲（大于于10ps）已超過(guò)了）已超過(guò)了0.18m晶體管的柵延遲（晶體管的柵延遲（5ps）。）。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 3）低介電常數(shù)（低）低介電常數(shù)（低K介電）材料技術(shù)介電）材料技術(shù) 由于由于IC互連金屬層之間的絕緣介質(zhì)采用互連金屬層之間的絕緣介質(zhì)采用SiO2或氮化或氮化硅硅,其介電常數(shù)分別接

11、近其介電常數(shù)分別接近4和和7,造成互連線(xiàn)間較大的電容。造成互連線(xiàn)間較大的電容。因此研究與硅工藝兼容的低因此研究與硅工藝兼容的低K介質(zhì)也是重要的課題之一。介質(zhì)也是重要的課題之一。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 2. 更大規(guī)模和單片化更大規(guī)模和單片化 集成工藝的改進(jìn)和集成度的提高直接導(dǎo)致集成電路規(guī)集成工藝的改進(jìn)和集成度的提高直接導(dǎo)致集成電路規(guī)模的擴(kuò)大。實(shí)際上模的擴(kuò)大。實(shí)際上,改進(jìn)集成工藝和提高集成度的目的也正改進(jìn)集成工藝和提高集成度的目的也正是為了制作更大規(guī)模的集成電路。是為了制作更大規(guī)模的集成電路。 3.更高頻率更高頻率 隨著無(wú)線(xiàn)通信頻段向高端的擴(kuò)展隨著無(wú)線(xiàn)通信頻段向高端的擴(kuò)展,

12、勢(shì)必也會(huì)開(kāi)發(fā)出頻率勢(shì)必也會(huì)開(kāi)發(fā)出頻率更高的高頻集成電路。更高的高頻集成電路。 4.數(shù)字化與智能化數(shù)字化與智能化 隨著數(shù)字技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理（隨著數(shù)字技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)的發(fā)展）技術(shù)的發(fā)展,越越來(lái)越多的高頻信號(hào)處理電路可以用數(shù)字和數(shù)字信號(hào)處理技來(lái)越多的高頻信號(hào)處理電路可以用數(shù)字和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),如數(shù)字上如數(shù)字上/下變頻器、數(shù)字調(diào)制下變頻器、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)器等。解調(diào)器等。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 9.2 高頻集成電路高頻集成電路一、一、 高頻單元集成電路高頻單元集成電路 這里的高頻單元集成電路這里的高頻單元集成電路,指的是完成某一單一功能指的是完成

13、某一單一功能的高頻集成電路的高頻集成電路,如集成的高頻放大器（低噪聲放大器、如集成的高頻放大器（低噪聲放大器、寬帶高頻放大器、高頻功率放大器）、高頻集成乘法器寬帶高頻放大器、高頻功率放大器）、高頻集成乘法器（可用做混頻器、調(diào)制解調(diào)器等）、高頻混頻器、高頻（可用做混頻器、調(diào)制解調(diào)器等）、高頻混頻器、高頻集成振蕩器等集成振蕩器等,其功能和性能通常具有一定的通用性。其功能和性能通常具有一定的通用性。高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 二、二、 高頻組合集成電路高頻組合集成電路 高頻組合集成電路是集成了某幾個(gè)高頻單元集成電高頻組合集成電路是集成了某幾個(gè)高頻單元集成電路和其它電路而完成某種特定

14、功能的集成電路。比如路和其它電路而完成某種特定功能的集成電路。比如MC13155是一種寬帶調(diào)頻中頻集成電路是一種寬帶調(diào)頻中頻集成電路,它是為衛(wèi)星電視、它是為衛(wèi)星電視、寬帶數(shù)據(jù)和模擬調(diào)頻應(yīng)用而設(shè)計(jì)的調(diào)頻解調(diào)器寬帶數(shù)據(jù)和模擬調(diào)頻應(yīng)用而設(shè)計(jì)的調(diào)頻解調(diào)器,具有很高具有很高的中頻增益（典型值為的中頻增益（典型值為46dB功率增益）功率增益）,12MHz的視頻的視頻/基帶解調(diào)器基帶解調(diào)器,同時(shí)具有接收信號(hào)強(qiáng)度指示（同時(shí)具有接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）功能）功能（動(dòng)態(tài)范圍約（動(dòng)態(tài)范圍約35dB）。）。MC13155的內(nèi)部框圖如圖的內(nèi)部框圖如圖9-4所所示。示。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA

15、圖9-4 MC13155的內(nèi)部框圖三級(jí)放大器輸入輸入解調(diào)器1612去耦平衡輸出457限幅器輸出98正交線(xiàn)圈15131210去耦RSSI緩沖輸出RSSI輸出限幅器輸出高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA AD607為一種為一種3V低功耗的接收機(jī)中頻子系統(tǒng)芯片低功耗的接收機(jī)中頻子系統(tǒng)芯片,它帶有自動(dòng)增益控制（它帶有自動(dòng)增益控制（AGC）的接收信號(hào)強(qiáng)度指示功）的接收信號(hào)強(qiáng)度指示功能能,可廣泛應(yīng)用于可廣泛應(yīng)用于GSM、CDMA、TDMA和和TETRA等等通信系統(tǒng)的接收機(jī)、衛(wèi)星終端和便攜式通信設(shè)備中。通信系統(tǒng)的接收機(jī)、衛(wèi)星終端和便攜式通信設(shè)備中。 AD607的引腳如圖的引腳如圖9-5所示。它提供

16、了實(shí)現(xiàn)完整的所示。它提供了實(shí)現(xiàn)完整的低功耗、單變頻接收機(jī)或雙變頻接收機(jī)所需的大部分低功耗、單變頻接收機(jī)或雙變頻接收機(jī)所需的大部分電路電路,其輸入頻率最大為其輸入頻率最大為500MHz,中頻輸入為中頻輸入為400kHz到到12MHz。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖9-5 AD607的引腳圖 1234567891020191817161514131211FDIKCOM1PRUPLQIPRFLORFHIGREFMXOPVMIDIFHIYPS1FLTRIOUTQOUTYPS2DMIPIFOPCOM2GAIN/RSSIIFLO高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA AD607的

17、內(nèi)部功能框圖如圖的內(nèi)部功能框圖如圖9-6所示。它包含了一所示。它包含了一個(gè)可變?cè)鲆鎮(zhèn)€可變?cè)鲆鎁HF混頻器和線(xiàn)性四級(jí)混頻器和線(xiàn)性四級(jí)IF放大器放大器,可提供的可提供的電壓控制增益范圍大于電壓控制增益范圍大于90dB。混頻級(jí)后是雙解調(diào)器?；祛l級(jí)后是雙解調(diào)器,各各包含一個(gè)乘法器包含一個(gè)乘法器,后接一個(gè)雙極點(diǎn)后接一個(gè)雙極點(diǎn)2MHz的低通濾波器的低通濾波器,由一鎖相環(huán)路驅(qū)動(dòng)由一鎖相環(huán)路驅(qū)動(dòng),該鎖相環(huán)路同時(shí)提供同相和正交時(shí)該鎖相環(huán)路同時(shí)提供同相和正交時(shí)鐘。鐘。高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖9-6 AD607的內(nèi)部功能框圖 電源偏置產(chǎn)生偏置產(chǎn)生BPFMIOPBPFRFHIRFLOYPS1Y

18、PS2PRUPCOM1 COM2LQIPVMIDIFLOIFHIPTAT電壓AGC檢測(cè)IFOPBPF或LPFDMIPVQFOLPFIOUTFDINFLTRQOUTGAIN/RSSIGREFVMIDLPF高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA MRFIC1502是一個(gè)用于是一個(gè)用于GPS接收機(jī)的下變換器接收機(jī)的下變換器,內(nèi)內(nèi)部不僅集成有混頻器（部不僅集成有混頻器（MIXER）,而且還集成有壓控而且還集成有壓控振蕩器（振蕩器（VCO）、分頻器、鎖相環(huán)和環(huán)路濾波器）、分頻器、鎖相環(huán)和環(huán)路濾波器,如圖如圖9-7所示。所示。MRFIC1502具有具有65dB的變換增益的變換增益,功能強(qiáng)功能強(qiáng)大大,

19、應(yīng)用方便。應(yīng)用方便。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖9-7 MRFIC1502內(nèi)部框圖 123456789101112484746454443424140393837353433323130292827262536VCO40TQFP-482131415161718192021222324有源濾波器環(huán)路濾波器鑒相器GNDVCO VTGNDVCC5GNDVCO CEGNDSF CAP1GNDSF CAP2GNDGNDC2A C2B C1 CA CBDCX0GNDGNDGNDCLKOUTGNDVCC4GND38 MHz TRAP38 MHz TRAPBYPASS CAPIF OUT

20、VCC2GNDGAIN CONTROLVCC3GNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDRFINGNDVCC1GNDBPFTOBPFFROMGNDGND高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 三、高頻系統(tǒng)集成電路三、高頻系統(tǒng)集成電路 高頻系統(tǒng)集成電路主要是各種高頻發(fā)射機(jī)、高頻接收高頻系統(tǒng)集成電路主要是各種高頻發(fā)射機(jī)、高頻接收機(jī)和高頻收發(fā)信機(jī)集成電路。例如機(jī)和高頻收發(fā)信機(jī)集成電路。例如nRF401就是最新推出就是最新推出的單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片的單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片,該芯片集成了高頻發(fā)射、高頻接收、該芯片集成了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、合成、FSK調(diào)制、調(diào)制、FSK解調(diào)、多頻道切換等功能解調(diào)、

21、多頻道切換等功能,具具有性能優(yōu)異、外圍元件少、功耗低、使用方便等特點(diǎn)有性能優(yōu)異、外圍元件少、功耗低、使用方便等特點(diǎn),可可廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA nRF401無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9-8所示。所示。表表9-2所列為其主要電氣性能指標(biāo)。所列為其主要電氣性能指標(biāo)。nRF401單片無(wú)線(xiàn)單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段收發(fā)芯片工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段433MHz,由由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計(jì)于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計(jì),使用無(wú)需使用

22、無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證申請(qǐng)?jiān)S可證,開(kāi)闊地的使用距離最遠(yuǎn)可達(dá)開(kāi)闊地的使用距離最遠(yuǎn)可達(dá)1000m;采用采用DSS+PLL頻率合成技術(shù)頻率合成技術(shù),頻率穩(wěn)定性極好頻率穩(wěn)定性極好;具有多個(gè)頻具有多個(gè)頻道道,可方便地切換工作頻率可方便地切換工作頻率,特別適用于需要多信道工作特別適用于需要多信道工作的特殊場(chǎng)合的特殊場(chǎng)合;芯片外部只需接一個(gè)晶體和幾個(gè)阻容、電芯片外部只需接一個(gè)晶體和幾個(gè)阻容、電感元件感元件,基本無(wú)需調(diào)試。基本無(wú)需調(diào)試。高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 表9-2 nRF401的主要電氣性能 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖9-8 nRF401內(nèi)部結(jié)構(gòu) DEMBPFLNA10

23、1912918DoutTxENCSDINPWK-UPOSCPLLVCO PA16151參考20456VCO電感線(xiàn)圈11RF-PWR環(huán)路濾波器天線(xiàn)1天線(xiàn)2高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 調(diào)頻接收機(jī)部分前端電路己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了集成化調(diào)頻接收機(jī)部分前端電路己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了集成化,如單如單片片IC2N7254。這類(lèi)電路中。這類(lèi)電路中,混頻器采用通常的雙平衡式混頻器采用通常的雙平衡式乘法電路乘法電路(差分電路差分電路),本振電路通常為集電極接地的考本振電路通常為集電極接地的考畢茲電路畢茲電路,在本振電路與混頻器之間有一緩沖放大器在本振電路與混頻器之間有一緩沖放大器,以以防止輸入信號(hào)對(duì)本振電路產(chǎn)生影響。

24、現(xiàn)在防止輸入信號(hào)對(duì)本振電路產(chǎn)生影響。現(xiàn)在,已經(jīng)出現(xiàn)了已經(jīng)出現(xiàn)了包括包括FM、AM功能在內(nèi)的集射頻、中頻、解調(diào)和低放功能在內(nèi)的集射頻、中頻、解調(diào)和低放于一體的高集成度單片集成電路于一體的高集成度單片集成電路,如如MC3362/3等。圖等。圖9-9為為MC3363組成框圖。組成框圖。高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖9-9 MC3363組成框圖 123456789101112131428272625242322212019181716151st Mixer InputBaseEmitterCollector2nd Mixer Output2nd LO Base2nd LO Emitt

25、erVCCLimiter InputLimiter DecouplingLimiter DecouplingMeter Drive (RSSI)Carrier DetectQuadrature Coil1st Mixer InputVaricap Control1st LO Tank1st LO Tank1st LO Output1st Mixer Output2nd Mixer Input2nd Mixer InputVEEMute OutputComparator OutputComparator InputRecovered AudioMute Input高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集

26、成化與EDA 9.3 高頻電路高頻電路EDA 一、一、 EDAEDA技術(shù)及其發(fā)展技術(shù)及其發(fā)展 EDA技術(shù)的發(fā)展可分為三個(gè)階段技術(shù)的發(fā)展可分為三個(gè)階段: 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）階段。）階段。 計(jì)算機(jī)輔助工程（計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）階段。）階段。 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化（電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ESDA）階段。）階段。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 二、二、 EDAEDA技術(shù)的特征與技術(shù)的特征與EDAEDA方法方法 EDA系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)(Framework)是一套配置和使用是一套配置和使用EDA軟件包的規(guī)范軟件包的規(guī)范,目前主要的目前主要的EDA系統(tǒng)都建立了框

27、架系統(tǒng)都建立了框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu),如如Cadence公司的公司的DesignFramework,Mentor公司公司的的FalconFramework等等,這些框架結(jié)構(gòu)都遵守國(guó)際這些框架結(jié)構(gòu)都遵守國(guó)際CFI組組織織(CADFrameworkInitiative)制定的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。制定的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。Framework能將來(lái)自不同能將來(lái)自不同EDA廠商的工具軟件進(jìn)行優(yōu)化廠商的工具軟件進(jìn)行優(yōu)化組合組合,集成在一個(gè)易于管理的統(tǒng)一的環(huán)境之下集成在一個(gè)易于管理的統(tǒng)一的環(huán)境之下,而且還支而且還支持任務(wù)之間、設(shè)計(jì)師之間在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)信持任務(wù)之間、設(shè)計(jì)師之間在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)信息的傳輸與共享息的傳

28、輸與共享,這是并行工程和這是并行工程和TopDown設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 三、三、 EDAEDA工具工具 工具的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)大的階段工具的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)大的階段:物理工具物理工具和邏輯工具。和邏輯工具。 目前目前,國(guó)內(nèi)使用的國(guó)內(nèi)使用的EDA軟件很多軟件很多,最常用的主要有最常用的主要有: (1) PROTEL:PROTEL是是PROTEL公司在公司在20世紀(jì)世紀(jì)80年代末推出的年代末推出的EDA軟件。軟件。 (2) ORCAD:ORCAD是由是由ORCAD公司于公司于20世紀(jì)世紀(jì)80年代末推出的年代末推出的EDA軟件軟件,它是

29、世界上使用最廣的功能強(qiáng)它是世界上使用最廣的功能強(qiáng)大的大的EDA軟件。軟件。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA (3) PSPICE:它是較早出現(xiàn)的它是較早出現(xiàn)的EDA軟件之一軟件之一,1985年就由年就由MICROSIM公司推出。公司推出。 (4)EAD2000:這是一個(gè)純國(guó)產(chǎn)的這是一個(gè)純國(guó)產(chǎn)的EDA軟件軟件,主要應(yīng)主要應(yīng)用于電子線(xiàn)路圖、印制電路板和電氣工程圖的計(jì)算機(jī)用于電子線(xiàn)路圖、印制電路板和電氣工程圖的計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)化設(shè)計(jì)。輔助自動(dòng)化設(shè)計(jì)。 ( 5 ) M AT L A B : M AT L A B 本 是 一 個(gè) 由 美 國(guó)本 是 一 個(gè) 由 美 國(guó)MathWorks公司推出

30、的用于數(shù)值計(jì)算和信號(hào)處理的數(shù)公司推出的用于數(shù)值計(jì)算和信號(hào)處理的數(shù)學(xué)計(jì)算軟件包學(xué)計(jì)算軟件包,但隨著版本的不斷升級(jí)但隨著版本的不斷升級(jí),不同應(yīng)用領(lǐng)域的不同應(yīng)用領(lǐng)域的專(zhuān)用庫(kù)函數(shù)和模塊匯集起來(lái)作為工具箱添加到軟件包專(zhuān)用庫(kù)函數(shù)和模塊匯集起來(lái)作為工具箱添加到軟件包中中,其功能越來(lái)越強(qiáng)大。其功能越來(lái)越強(qiáng)大。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA (6)Cadence:它是由它是由Cadence公司推出的高級(jí)公司推出的高級(jí)EDA軟件軟件,它可以完成原理圖設(shè)計(jì)、模擬數(shù)字仿真及混合仿它可以完成原理圖設(shè)計(jì)、模擬數(shù)字仿真及混合仿真、真、PCB板設(shè)計(jì)與制作板設(shè)計(jì)與制作,還可以進(jìn)行還可以進(jìn)行PIC,ASIC的設(shè)計(jì)

31、的設(shè)計(jì)仿真等。仿真等。 (7)Eesof:這是這是HP（現(xiàn)為（現(xiàn)為Agilent）公司推出的專(zhuān)門(mén)）公司推出的專(zhuān)門(mén)用于高頻和微波電路設(shè)計(jì)與分析的專(zhuān)業(yè)用于高頻和微波電路設(shè)計(jì)與分析的專(zhuān)業(yè)EDA軟件軟件,主要主要包括包括ADS（AdvancedDesignSystem）、）、MDS/RFDS（MicrowaveDesignSystem）。）。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 四、四、 高頻電路高頻電路EDAEDA 高頻電路高頻電路EDA與一般的電子電路與一般的電子電路EDA基本方法沒(méi)基本方法沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別有本質(zhì)區(qū)別,仍然按照如圖仍然按照如圖9-10所示電路級(jí)的設(shè)計(jì)與分所示電路級(jí)的設(shè)計(jì)與分析

32、步驟進(jìn)行析步驟進(jìn)行,但要注意高頻電路的基本概念、基本參數(shù)但要注意高頻電路的基本概念、基本參數(shù)和高頻電路的特殊性。高頻電路和高頻電路的特殊性。高頻電路EDA一般用的是可以一般用的是可以進(jìn)行模擬電路（最好是高頻或微波電路）和模數(shù)混合進(jìn)行模擬電路（最好是高頻或微波電路）和模數(shù)混合電路設(shè)計(jì)與仿真的電路設(shè)計(jì)與仿真的EDA軟件。軟件。高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖9-10 高頻電路EDA步驟框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求提出設(shè)計(jì)方案原理圖設(shè)計(jì)(Concept)電路仿真(功能仿真)自動(dòng)布局布線(xiàn)電路后分析后仿真(實(shí)際環(huán)境仿真)制作PCB板(Board Design)電路實(shí)現(xiàn)元器件模擬庫(kù)元器件及其參數(shù)選擇高

33、頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖圖9-11是是HPEesof61的系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖。在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖。在設(shè)計(jì)中一般采用頂層中一般采用頂層底層和底層底層和底層頂層的設(shè)計(jì)方案。頂頂層的設(shè)計(jì)方案。頂層設(shè)計(jì)主要是對(duì)系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)和仿真層設(shè)計(jì)主要是對(duì)系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)和仿真,底層設(shè)計(jì)底層設(shè)計(jì)主要完成具體電路的設(shè)計(jì)和仿真。主要完成具體電路的設(shè)計(jì)和仿真。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖9-11 Hp-Eesof61系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真系統(tǒng)元件庫(kù)電路設(shè)計(jì)和仿真信號(hào)數(shù)據(jù)文件電路元件庫(kù)測(cè)量得到的S參數(shù)模型庫(kù)測(cè)量得到的S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)分析儀和器件參數(shù)文件HP8944

34、0A信號(hào)矢量分析儀高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 在仿真中用來(lái)測(cè)試的信號(hào)十分重要在仿真中用來(lái)測(cè)試的信號(hào)十分重要,Eesof提供了如提供了如掃頻信號(hào)、調(diào)頻信號(hào)、掃頻信號(hào)、調(diào)頻信號(hào)、QPSK信號(hào)等多種信號(hào)。對(duì)于信號(hào)等多種信號(hào)。對(duì)于特定信號(hào)可以通過(guò)從特定信號(hào)可以通過(guò)從HP89440A信號(hào)矢量分析儀得到的信號(hào)矢量分析儀得到的數(shù)據(jù)編寫(xiě)信號(hào)數(shù)據(jù)文件獲得。在下面所舉的例子中可數(shù)據(jù)編寫(xiě)信號(hào)數(shù)據(jù)文件獲得。在下面所舉的例子中可以看到以看到Eesof提供了大量的測(cè)試工具提供了大量的測(cè)試工具,為電路設(shè)計(jì)人員提為電路設(shè)計(jì)人員提供了強(qiáng)大的測(cè)試功能。供了強(qiáng)大的測(cè)試功能。 一個(gè)兩級(jí)的一個(gè)兩級(jí)的JFET放大器原理圖如圖放大器原理圖如圖9-12所示。所示。 高頻電子線(xiàn)路第9章 高頻電路的集成化與EDA 圖9-12 JFET放大器原理圖 UNITSUNITS-DEFAULTFREQMHzRESOhmDCVSSRC1DC12SRLSRL2R6L500SLCSLC2L150