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All-Digital Frequency Synthesizer in Deep-Submicron CMOS

Wiley-Interscience

2006년 09월 22일 출간

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작품소개

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A new and innovative paradigm for RF frequency synthesis and wireless transmitter designLearn the techniques for designing and implementing an all-digital RF frequency synthesizer. In contrast to traditional RF techniques, this innovative book sets forth digitally intensive design techniques that lead the way to the development of low-cost, low-power, and highly integrated circuits for RF functions in deep submicron CMOS processes. Furthermore, the authors demonstrate how the architecture enables readers to integrate an RF front-end with the digital back-end onto a single silicon die using standard ASIC design flow.Taking a bottom-up approach that progressively builds skills and knowledge, the book begins with an introduction to basic concepts of frequency synthesis and then guides the reader through an all-digital RF frequency synthesizer design:Chapter 2 presents a digitally controlled oscillator (DCO), which is the foundation of a novel architecture, and introduces a time-domain model used for analysis and VHDL simulationChapter 3 adds a hierarchical layer of arithmetic abstraction to the DCO that makes it easier to operate algorithmicallyChapter 4 builds a phase correction mechanism around the DCO such that the system's frequency drift or wander performance matches that of the stable external frequency referenceChapter 5 presents an application of the all-digital RF synthesizerChapter 6 describes the behavioral modeling and simulation methodology used in designThe final chapter presents the implementation of a full transmitter and experimental results. The novel ideas presented here have been implemented and proven in two high-volume, commercial single-chip radios developed at Texas Instruments: Bluetooth and GSM.While the focus of the book is on RF frequency synthesizer design, the techniques can be applied to the design of other digitally assisted analog circuits as well. This book is a must-read for students and
PREFACE.1 INTRODUCTION.1.1 Frequency Synthesis.1.1.1 Noise in Oscillators.1.1.2 Frequency Synthesis Techniques.1.2 Frequency Synthesizer as an Integral Part of an RF Transceiver.1.2.1 Transmitter.1.2.2 Receiver.1.2.3 Toward Direct Transmitter Modulation.1.3 Frequency Synthesizers for Mobile Communications.1.3.1 Integer-N PLL Architecture.1.3.2 Fractional-N PLL Architecture.1.3.3 Toward an All-Digital PLL Approach.1.4 Implementation of an RF Synthesizer.1.4.1 CMOS vs. Traditional RF Process Technologies.1.4.2 Deep-Submicron CMOS.1.4.3 Digitally Intensive Approach.1.4.4 System Integration.1.4.5 System Integration Challenges for Deep-Submicron CMOS.2 DIGITALLY CONTROLLED OSCILLATOR.2.1 Varactor in a Deep-Submicron CMOS Process.2.2 Fully Digital Control of Oscillating Frequency.2.3 LC Tank.2.4 Oscillator Core.2.5 Open-Loop Narrowband Digital-to-Frequency Conversion.2.6 Example Implementation.2.7 Time-Domain Mathematical Model of a DCO.2.8 Summary.3 NORMALIZED DCO.3.1 Oscillator Transfer Function and Gain.3.2 DCO Gain Estimation.3.3 DCO Gain Normalization.3.4 Principle of Synchronously Optimal DCO Tuning Word Retiming.3.5 Time Dithering of DCO Tuning Input.3.5.1 Oscillator Tune Time Dithering Principle.3.5.2 Direct Time Dithering of Tuning Input.3.5.3 Update Clock Dithering Scheme.3.6 Implementation of PVT and Acquisition DCO Bits.3.7 Implementation of Tracking DCO Bits3.7.1 High-Speed Dithering of Fractional Varactors.3.7.2 Dynamic Element Matching of Varactors.3.7.3 DCO Varactor Rearrangement.3.8 Time-Domain Model.3.9 Summary.4 ALL-DIGITAL PHASE-LOCKED LOOP.4.1 Phase-Domain Operation.4.2 Reference Clock Retiming.4.3 Phase Detection.4.3.1 Difference Mode of ADPLL Operation.4.3.2 Integer-Domain Operation.4.4 Modulo Arithmetic of the Reference and Variable Phases.4.4.1 Variable-Phase Accumulator (PV Block).4.5 Time-to-

작가정보


저자 :

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ROBERT BOGDAN STASZEWSKI, PhD, is a Distinguished Member of Technical Staff with the Digital RF Processor Group of Texas Instruments, where he co-invented and developed the Digital RF Processor (DRPTM), a novel, all-digital transmitter and digitally intensive direct-sampling receiver architecture. Before joining Texas Instruments, Dr. Staszewski worked with Alcatel Network Systems as a design engineer.PORAS T. BALSARA, PhD, is Professor of Electrical Engineering at the Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science, The University of Texas at Dallas, where he teaches and conducts research in high-speed, low-power circuit design, VLSI circuits and architectures for signal processing and communication, and reconfigurable systems. He is also the Director of the University's Center for Integrated Circuits and Systems.




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