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1 1

2 CMOS 0.35um CMOS, 3V CMOS 2

3 RF CMOS RF CMOS RF CMOS RFCMOS (ADC Fabless 3

4 RF CMOS 1990 Abidi (UCLA): Fabless RF CMOS CMOS 90% 4

5 5

6 f T [GHz] Technology loadmap L[nm] f T [GHz] Gate length [nm] Technology loadmap year year CMOS Vdd [V] 1.4 Vdd (Vdd), 6

7 SNR LSI 7

8 8

9 Controller 9

10 1 Ts = 2 / s 10

11 2 Ts = 2 / s 11

12 - - CMOS CMOS 12

13 CMOS CMOS CMOS 4 13

14 14

15 15

16 RF CMOS Nauta OTA) RF P Vinp Vin P N 0 Vout Vinn N P N P N P N Nauta OTA P N P N Von Vop 16

17 MOS 17

18 - - CMOS 18

19 19

20 CMOS 20

21 - - Voltage 1/fs fs Time 1/2fs 2fs Time 21

22 - - Down-sampling Vin RF signal Baseband signal Sampling LPF LPF Vout 22

23 - - Frequency conversion Band selection 23

24 V1 clk clk C clk clk V2 C R MOS R R = T / C T: clk clk 24

25 TIUCLA 25

26 26

27 3b ADC 3b DAC 27

28 LPF b ADC b DAC LPF PDM () 28

29 OSR=28 OSR=210 OSR=216 OSRON,OFF OSR: Sampling 29

30 Low-IF RF Zero-IF DC1/f RF Low-IF AD 30

31 31

32 DAC I Iin Qin + Analog Input H(z) Complex Banpass Filter E i ADC I ADC Q E q Iout Digital Output Qout DAC Q I out + jq H 1+ H out (I in = + jq in ) H (E i + je q ) 32

33 33

34 34

35 35

36 CMOS TDC 1988 VLSI Circuit Symp All Digital PLL Bogdan Staszewski ( Digital Radio Processor MOS 36

37 ref(t) T D Q D Q D Q in(t) D0 D1 D2 ref D0=1 D1=1 D2=1 D3=0 D4=0 Encoder Dout in CMOS 37

38 ADC 1 ADC 38

39 ADC Signal Level Signal Comparator Output Reference Clock Tout1 Tout2 Tout3 Time Time 39

40 40 ADC t = T t A t V ref π 2 cos ) ( = A t A T t in n ) ( arccos ) ( 2 cos t A T t A in = π Ain Vref

41 VDD)

42 0.6V 160ps t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 160ps 160ps 160ps 160ps 160ps 160ps q 1 =1 q 2 =1 q 3 =0 q 4 =0 q 5 =0 q 6 =0

43 43 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 1.0V 100ps 100ps 100ps 100ps 100ps 100ps 100ps q 1 =1 q 2 =1 q 3 =1 q 4 =1 q 5 =0 q 6 =0 t 6

44 CLKin R A B TDC Dout Cmeasure CLKin A B T TDC TRCmeasure

45 CLK TDC (NTU, Harvard Univ.) A TDC Dout B A A B B TDC

46 All Digital PLL FreqData CKref TDC Phase error DCO CKout 46

47 PWM PWM ON CLK PWM. 47

48 10bit

49 A0B3 A1B21-2 A2B A3B A1B3 1 4 A2B A3B A4B A2B A3B A4B A5B

50 A0,B3. A2,B1. 2 A3,B

51 Digital Input e1 e2 e3 e4 en N L+ N

52 0010 M U X M U X M U X M U X N M U X e1 e2 e3 e4 en N N 52

53 RC (ISI) 53

54 PWM Twente VDD GND PE 1bit PWM 1bit ISI 54

55 55

56 56

57 ElectroMagnetic Interference EMS EMI EMC EMS EMI Electro Magnetic Compatibility 57

58 EMI EMI () f ( ) f 58

59 59

60 RFout 60

61 UCSD Larson RFout 61

62 MADCM ADC ADC 62

63 ADC1 ADC2 dc 0.2V 1ch dc 0.2V 2ch DCDC DCDC 63

64 ADC χ(0)χ(1)χ(2)χ(3)χ(4) CLK0 ADC0 ADC1 X 0 (f) X 1 (f) 1 4Ts 2 4Ts 3 4Ts 4 4Ts CLK1 ADC2 X 2 (f) CLK2 ADC3 X 3 (f) CLK3

65 ADC X 0 (f) χ(0)χ(1)χ(2)χ(3)χ(4) 1 4Ts 2 4Ts 3 4Ts 4 4Ts f X 1 (f) f χ(0) f s =1/T s χ(4) X 2 (f) f 1 4Ts 2 4Ts 3 4Ts 4 4Ts f X 3 (f) X(f)= X 0 (f)+ X 1 (f)+ X 2 (f)+ X 3 (f) f = χ (0) + χ(4) 65

66 ADC X 0 (f) X 1 (f) χ(0) χ(1) χ(2) χ(3) χ(4) 1 4Ts 2 4Ts 3 4Ts 4 f 4Ts f Spurious components χ(0) χ(4) X 2 (f) X 3 (f) f Ts 2 4Ts 3 4Ts 4 4Ts X(f)= X 0 (f)+ X 1 (f)+ X 2 (f)+ X 3 (f) f λ 0χ (0) + λ 1χ (1) + λ 2χ (2) + λ 3χ (3) + λ 4χ (4) f

67 67

68 AD 68

69 DAC 69

70 Vin Vin 16 Vin16 Vin< Vin>20 Vin>22 Vin> = = 23 70

71 k d(k) : +1 or -1 2 Dout=2 4 +d(1)2 3 +d(2)2 2 +d(3)2 1 +d(4)+d(5) Dout=2 4 +d(1) 4 +d(2) 3 +d(3) 2 +d(4) 1 +d(5)+d(6) <<2 γ =

72 : = = = = = + + = Dout Dout Dout 2

73 73

74 74

75 x x Rx Tx IC 75

76 ADPLL Rx, Tx Rx, Tx 76

77 77

78 UC Santa Barbara Prof. Chen 78

79 79

80

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