Frequency Synthesizer for Advanced Wireless Systems: Challenge of Frequency Synthesis by New Principle Analog Sine Function Circuit

用于高级无线系统的频率合成器:新原理模拟正弦函数电路对频率合成的挑战

基本信息

  • 批准号:
    22K18815
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.08万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2022-06-30 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ダイレクトデジタルシンセサイザ(DDS)において、位相情報を振幅情報に変換するリードオンリーメモリ(ROM)の機能を新原理に基づくアナログ技術で代替する新回路を提案した。具体的には、差動増幅器の透過特性がtanh関数に近似できることを利用し、ランプ波電圧を入力して、360度に相当する擬似正弦電圧を生成・出力する新回路を提案した。従来、差動増幅器により180度に相当する擬似正弦電圧を生成する回路は報告されていたが、本回路は360度に相当する擬似正弦電圧の生成が可能であるため、デジタル演算による補数発生回路が不要になり、DDSを大幅に低消費電力化できる。個別部品の組み合わせにより提案するDDS回路の原理確認ボードを実現し、DDS動作を実証した。原理確認ボードでは、アキュムレータ出力のスプリアスレベルが-2.8dBであったのに対して、DDS出力のスプリアスレベルを概ね-50dB程度まで低く抑えることができ、新原理に基づくアナログ技術の基本動作を検証することができた。今回、スプリアスレベルを-50dB程度に低減できたことは、擬似正弦関数回路の精度が十分に高いことを意味する。さらに、予備実験では、基準電圧発生回路を信号発生用DACのレプリカ回路で生成する回路構成とした。この工夫により、プロセス・電源電圧・環境温度(PVT)が変動した場合に信号と基準電圧が同方向に変動し、これらの変動が後段の差動増幅回路で相殺することになる。従って、PVT変動を補償する回路技術についても本予備実験にて実証できた。
在直接数字合成器(DDS)中,我们提出了一种新电路,用基于新原理的模拟技术取代只读存储器(ROM)的功能,将相位信息转换为幅度信息。具体来说,我们提出了一种新电路,利用差分放大器的传输特性可以近似于 tanh 函数的事实,通过输入斜波电压来生成并输出对应于 360 度的伪正弦电压。传统上,已经报道了使用差分放大器生成对应于180度的伪正弦电压的电路,但是由于该电路可以生成对应于360度的伪正弦电压,因此可以使用数字计算来生成补数生成电路。不再需要,并且可以显着降低DDS的功耗。我们通过组合各个组件并演示了 DDS 操作,为所提出的 DDS 电路创建了原理确认板。在原理确认板上,累加器输出的杂散电平为-2.8 dB,但DDS输出的杂散电平可以降低至-50 dB左右,验证了基于新原理的模拟技术的基本操作。能够。我们能够将杂散电平降低至 -50dB 左右,这意味着伪正弦函数电路的精度足够高。此外,在初步实验中,参考电压生成电路被配置为由信号生成DAC的复制电路来生成。通过这一创新,当工艺、电源电压和环境温度(PVT)波动时,信号和参考电压同向波动,并且这些波动被后级的差分放大电路抵消。因此,我们能够在这个初步实验中展示补偿PVT波动的电路技术。

项目成果

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