Введение
ГЛАВА 1. Методы исследования и передачи СВЧ широкополосных электрических сигналов 15
1.1 .Пути развития СВЧ полупроводниковой интегральной микроэлектроники; СВЧ гетеропереходная полупроводниковая элементная база 15
1.2. Быстродействующие аналого-цифровые преобразователи 19
1.3.Устройства выборки мгновенного значения аналогового сигнала 22
1 АШирокополосные СВЧ усилители 27
1.5.Восстановление информации с помощью эквалайзера 36
1.6.СВЧ Сверхширокополосная радиосвязь 39
1.7.Выводы по главе 1. 45
ГЛАВА 2. Проектирование СВЧ элементов с использованием гетеропереходных транзисторов 49
2.1. Особенности гетеропереходного биполярного транзистора 49
2.2.Состояние и перспективы технологии кремниевых гетеропереходных биполярных транзисторов для СВЧ применений. 62
2.2.1. Возможности БИКМОП технологического процесса 63
2.2.2. Технология изготовления гетеропереходных транзисторов первого и второго поколения 65
2.2.3. Технологическая структура ГБТ третьего поколения и технология изготовления активных и пассивных компонентов 66
2.2.4. Пассивные компоненты 68
2.2.5. Технологические перспективы улучшения параметров гетеропереходных транзисторов 75
2.3. СВЧ линии передачи на кристалле ИМС диапазона ЮГГц и выше ч 77
2.3.1. Внешние 50 омные соединения на основе 7 и 6 уровней метализации 78
2.3.2. Внутренние соединения на основе 7 и 6 уровня метализации 80
2.3.3 Внутренние короткие линии связи на основе 1...6 уровня метализации 81
2.4.3ащита интегральных SiGe БИКМОП микросхем от электростатического напряжения 84
2.4.1. Повреждения, вызываемые электростатическими разрядами 86
2.4.2. Схемотехнические методы электростатической защиты 89
2.4.3. Схемотехника блоков электростатической защиты 93
2.4.4. Электростатическая защита СВЧ трактов ввода/вывода 97
2.5. Проектирование CML масштабируемой библиотеки 103
2.5.1. Методика проектирования базовых логических элементов 103
2.5.2.Особенности применения библиотеки СВЧ элементов 108
2.5.3. Ограничения на выходной дифференциальный каскад 110
2.5.4. Ограничения на промежуточные каскады (библиотечные логические элементы) 111 2.5.5.Масштабирование библиотеки СВЧ элементов 112
2.5.6. Мультиплексирование и демультиплексирование СВЧ потоков данных на основе CML логических элементов 113
2.5.7. Линейные аналоговые блоки, основанные на дифференциальной структуре 114
2.5.8 Высокоскоростной каскодный усилитель и усилитель Черри -Купера 116
2.5.9.Специальные СВЧ блоки 117
2.5.10. Устойчивость СВЧ линейных устройств 122
2.6. Дифференциальный ввод/вывод и минимизация индуктивности ввода/вывода СВЧ сигнала 125
2.7. Выводы по главе 2 132
ГЛАВА 3. Методы стабилизации характеристик СВЧ ИМС на основе гетеропереходных транзисторов . 135
3.1.Введение. Источник опорного напряжения; распределение токов; распределение напряжений 135
3.2. Метод проектирование блоков, характеристики которых изменяются коррелированно с разбросом технологических параметров, питающих напряжений и температуры. 137
3.3. Метод проектирования блоков, параметры которых автоматически измеряются и подстраиваются при разбросе технологического процесса и вариации питающих напряжений и температуры. 139
3.4. Метод проектирования СВЧ ИМС, параметры которых подстраиваются с помощью цифро-аналоговых преобразователей 140
3.5. Встроенное самотестирование 142
3.5.1. Принципы проектирования BIST 142
3.5.2 PRBS для тестирования цифровых и аналоговых ИМС 144
З.б.Системное проектирование СВЧ ИМС 147
3.6.1. Система на кристалле и система в корпусе. 147
3.6.3. Последовательно - параллельный интерфейс. 150
3.7. Выводы по главе 3 153
ГЛАВА 4. Проектирование СВЧ широкополосных дифференциальных усилителей и дифференциальных усилителей-ограничителей для сверхскоростных систем передачи данных 156
4.1. Введение 156
4.2. Особенности проектирования СВЧ широкополосных и высокоинтегрированных дифференциальных усилителей на основе SiGe ГБТ 156
4.3. Основные параметры СВЧ широкополосных и высокоинтегрированных дифференциальных усилителей на основе SiGe ГБТ 157
4.3.1 Параметры СВЧ линейных широкополосных дифференциальных усилителей 157
4.4. СВЧ усилители-ограничители для оптических систем передачи информации 162
4.4.1 Усилитель ограничитель для оптических систем связи с полосой пропускания 25ГГц. 162
4.4.2. Высокоскоростные усилители с преобразованием кода NRZ в коды NRZM и RZ 168
4.5. Проектирование СВЧ малошумящих усилителей 180
4.5.1Сверширокополосный от ЗГГц до 5ГГц двухканальный мал ошумящий усилитель 180
4.5.2 Малошумящий двухканальный линейный усилитель и усилитель с АРУ с цифровым управлением для частот от 2 до бГГц 190
4.6. Выводы по главе 4 199
ГЛАВА 5. Восстановление СВЧ сигнала для кабельных и проводных линий связи . 201
5.1. Причины затухания сигнала в кабельных и проводных системах связи 201
5.2 Методы восстановления сверхширокополосных сигналов 202
5.2.1. Восстановление на основе заданного спектра тракта передачи 202
5.2.2. Восстановление на основе интегральной оценки формы сигнала 206
5.3 Реализация СВЧ активного эквалайзера 208
5.3.1. Структурная и электрические схемы устройства 208
5.3.2. Топологическое проектирование и экспериментальные исследования 211
5.4. Реализация СВЧ интегрального эквалайзера приемника и передатчика
2 5.4.1. Структурная схема и основные параметры блоков 213
5.4.2. Структурная и электрические схемы эквалайзера приемника 215
5.4.3. Структурные и электрические схемы эквалайзеров передатчика 219
5.4.4. Топологическое проектирование интегрального эквалайзера передатчика и приемника 221
5.4.5. Исследование параметров эквалайзера передатчика и приемника 222
5.5. Выводы по главе 5 228
ГЛАВА 6. Проектирование СВЧ АЦП 229
6.1 .Структурные схемы СВЧ АЦП 229
6.2. Предельное быстродействие АЦП прямого взвешивания (flash ADC) АЦП конвейерного типа 231
6.2.1. Оценка быстродействия АЦП прямого взвешивания 231
6.2.2. Оценка быстродействия АЦП конвейерного типа 233
6.2.3.Влияние напряжения входного сигнала на время переключения компаратора 234
6.3. Аналого-цифровые преобразователи прямого взвешивания для СВЧ диапазона 236
6.3.1. Структурные и электрические схемы реальных АЦП прямого взвешивания с распараллеливанием данных на 4 канала 236
6.3.2. Апертурная погрешность (джиттер) стробируемого компаратора в результате ошибки квантования и дискретизации. 238
6.4. Структурные и электрические схемы реальных АЦП конвейерного типа 239
6.5. Проектирование устройств выборки и хранения
2 6.5.1. Принципы проектирования ИМС УВХ 241
6.5.2. Схемотехника блоков УВХ на основе кремниевой БиКМОП ГБТ технологии 245
6.5.3. Влияние параметров управляющих сигналов на полосу пропускания и коэффициент передачи УВХ 249
6.5.4. Влияние параметров управляющих сигналов на коэффициент передачи УВХ 254
6.5.5. Погрешности УВХ 255
6.5.6. Шумовые характеристики УВХ 257
6.5.7. Примеры проектирования УВХ для СВЧ АЦП на SiGe ГБТ
2 6.6. Топологическое проектирование СВЧ АЦП 269
6.7. Выводы по главе 6 270
ГЛАВА 7. Проектирования СВЧ сверхширокополосного приемопередатчика для радиоканала на SiGe ГБТ на основе принципов системы на кристалле 273
7.1. Особенности сверхширокополосной системы связи 273
7.2. Обобщеннная структура UWB системы связи, построенная по принципу SoC 273
7.3. Структурная схема интегрального UWB трансивера 277
7.4. Интерфейс трансивера с цифровым устройством 281
7.5. UWB передатчик 282
7.6. UWB приемник
7.6.1. Распределение усиления 283
7.6.2. Синфазное сложение сигналов от двух антенн 284
7.6.3. Усилитель с автоматической регулировкой усиления
7.7. Проектирование синтезатора частот 288
7.7.1. Синтезатор частот приемника и передатчика 288
7.7.2 Схема фазовой автоподстройки частоты 289
7.7.3. Кварцевый генератор опорной частоты 295
7.8. Общие вопросы проектирования UWB трансивера 296
7.9. Топологическое проектирование UWB трансивера
7.10. Экспериментальные исследования UWB трансивера 298
7.11. Выводы по главе 7 301
Заключение 303
Список используемой литературы 309
