模拟电子学基础-RFIC
电子设计中的RFIC设计
电子设计中的RFIC设计RFIC (射频集成电路) 是指集成射频电路的一种集成电路，用于在设备中处理高频信号。
在现代电子系统中，射频信号处理至关重要，例如在通信领域、雷达系统、卫星导航系统等领域都需要射频电路来进行信号的发射和接收。
因此，RFIC设计在电子设计中扮演着至关重要的角色。
RFIC设计涉及到许多方面，包括射频前端设计、功率放大器设计、混频器设计、滤波器设计等。
为了保证RFIC设计的性能和稳定性，设计工程师需要对射频信号特性有深入的理解，并掌握相关的设计原理和技术。
下面将分别介绍一些常见的RFIC设计内容。
首先是射频前端设计，射频前端是射频接收和发射信号的第一级信号处理单元，其设计影响了整个系统的性能。
射频前端通常包括射频信号放大器、射频滤波器、射频匹配电路等。
设计工程师需要根据系统的需求选择合适的器件和电路拓扑，并进行仿真和优化，以保证其在频率范围、增益、噪声系数等方面达到设计要求。
其次是功率放大器设计，功率放大器是在RFIC中非常重要的模块之一，用于增强信号的功率以便进行远距离传输或覆盖范围更广的通信。
功率放大器的设计需要考虑功率输出、线性度、效率、带宽等因素，设计工程师需要选择合适的放大器拓扑结构，并优化器件参数以实现所需的性能要求。
混频器设计是RFIC设计中的另一个关键环节，混频器用于将不同频率的信号进行混合以产生新的频率信号。
混频器的设计涉及到频率转换、相位噪声抑制、非线性失真等问题，设计工程师需要结合系统要求选择合适的混频器结构和器件，进行仿真和调试以保证混频器在系统中的正常工作。
最后是滤波器设计，滤波器在RFIC中用于抑制非期望频率的信号，保证系统在所需频率范围内工作。
滤波器的设计需要考虑滤波特性、带宽、抑制度等参数，设计工程师需要根据系统需求选择合适的滤波器拓扑结构，并进行仿真和优化以满足设计要求。
总的来说，RFIC设计是一项复杂而重要的任务，设计工程师需要掌握丰富的射频电路知识和设计经验，通过理论分析、仿真验证和实际调试，确保设计的RFIC模块在实际应用中能够达到设计要求，为现代电子系统的稳定运行提供有效的支持。
【科普】集成电路IC设计系列10之模拟芯片之RF IC
【科普】集成电路IC 设计系列10 之模拟芯片之RF IC今天来聊聊射频芯片。
传统来说，一部可支持打电话、发短信、网络服务、APP 应用的手机，一般包含五个部分部分：射频部分、基带部分、电源管理、外设、软件。
射频：一般是信息发送和接收的部分；基带：一般是信息处理的部分；电源：一般是节电的部分，由于手机是能源有限的设备，所以电源管理十分重要；外设：一般包括LCD，键盘，机壳等；软件：一般包括系统、驱动、中间件、应用。
在手机终端中，最重要的核心就是射频芯片和基带芯片。
射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大；基带芯片负责信号处理和协议处理。
RF 是Radio Frequency 的缩写，指无线电频率。
频率范围在300KHz～300GHz 之间。
RF 最早的应用是Radio—无线电广播（FM /AM）。
而射频芯片是将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形，通过天线谐振发送出去的电子元件。
在整个射频芯片赛道中，射频前端行业规模巨大，市场增速较快。
射频前端（Radio Frequency Front-End）在通讯系统中天线和基带电路之间的部分，包括发射通路和接收通路，一般由射频功率放大器、射频滤波器、双工器、射频开关、射频低噪声放大器等共同组成。
射频前端行业是我国集成电路行业中对外依存度较高的细分领域之一，特别是在5G、高集成度射频前端模组等前沿市场，据Yole 的数据，2022 年全球射频前端市场由Broadcom（19%）、Qualcomm（17%）、Qorvo（15%）、Skyworks （15%）和村田（14%）等美系和日系厂商占据主导地位，这些射频巨头通过不断地收购整合，不断补强射频前端技术能力。
这五大射频前端厂商合计占据市场约80%的份额，也占据我国大部分的市场份额。
射频前端结构射频前端是无线通信系统构架四大部分（天线、射频前端、射频收发模块以及基带信号）之一，主要功能是将数字信号向无线射频信号转化。
模拟电子电路基础
（n+1）IB
n 个输出电流时的
相对误差= (n+1) /β
休息1 休息2
返回
2．精密镜像电流源
（1） 电路结构：
EC
用 T3 代替了基本电流源电路中的短路线 IR
I B3
IC2
(2) 电路分析： 同理有：UBE1=UBE2=UBE
IC1
IB1 IE3 IB2
∴
IC1=IC2=IS
exp
U BE UT
（2）电路分析：
因为 UBE1= UBE2= UBE ,IB1=IB2=IB
所以
IC1=IC2=ISexp
U BE UT
又因为
IR
IC1
2IB
IC1
1
2
IC1
2
IC1 IC2
IR
2
IR
2
当β>>1 时: IC2 IR
而 IR
EC
U BE R
EC R
EC
IR
IC2
2IB
IB1
IB2
IC1
+
UBE —
返回 休息1 休息2
1 基本镜像电流源：
EC
（3）讨论
IR
IC2
(ⅰ4):电I流C2源 I的R 输出电镜阻像关系
2IB
ⅱrⅲ0:=I：rRce2=另EUIRCC外 A2 ，参输考I出电R-电流IC与阻2=晶等2体于I管BT参2 管数的无存输关在出，稳电误定阻差， IC1
IB1
IB2
+
UBE
§ 3．1 半导体集成电路概述
第一块集成电路出现于1958年。在使用电子电路的绝大 多数场合，IC已经基本上取代了分立元件电路。
模拟电子技术基础
模拟电子技术基础1. 简介模拟电子技术是电子工程中的一个重要分支，它主要研究电子电路中的模拟部分，即连续信号的处理与传输。
模拟电子技术基础是学习电子工程的入门课程，它为后续学习提供了重要的基础知识与技能。
本文将介绍模拟电子技术的基本概念、基本电路元件以及常用的模拟电子技术工具。
2. 模拟电子技术基本概念2.1 模拟信号与数字信号在模拟电子技术中，我们经常会遇到两种信号类型：模拟信号和数字信号。
模拟信号是连续的信号，它可以在一段时间内无限细分，可以用不同的数值来表示。
而数字信号是离散的信号，它只能取有限个数值，通常用二进制数来表示。
2.2 模拟电路与数字电路模拟电子技术主要研究的是模拟电路，而数字电子技术则研究的是数字电路。
模拟电路处理的是连续信号，而数字电路处理的是离散信号。
在实际应用中，常常需要将模拟信号转换为数字信号进行处理，这就需要模拟电路与数字电路之间的接口电路。
3. 模拟电子技术基本电路元件3.1 电阻电阻是模拟电子电路中最基本的元件之一，它用来阻碍电流的流动。
电阻的大小可以通过欧姆定律来计算，即电阻等于电压与电流之比。
3.2 电容电容是模拟电子电路中另一个重要的元件，它可以存储电荷。
电容的大小可以通过电容式来计算，即电容等于电荷与电压之比。
3.3 电感电感是模拟电子电路中的第三个基本元件，它可以存储磁能量。
电感的大小可以通过电感式来计算，即电感等于感应电动势与电流之比。
3.4 运放运放（Operational Amplifier）是一种重要的模拟电子电路元件，它可以放大电压信号。
运放有两个输入端和一个输出端，通过控制输入端的电压来控制输出端的电压。
4. 常用的模拟电子技术工具4.1 电路仿真软件电路仿真软件可以通过计算机模拟电子电路的行为，帮助工程师在设计过程中进行预测和优化。
常用的电路仿真软件有Multisim、PSpice等。
4.2 示波器示波器是一种用来显示电压信号随时间变化的仪器，它可以帮助工程师观察信号的波形和频谱。
模拟电子技术基础教案全套教案130页
模拟电子技术基础教案全套教案130页xxxx大学教案课程名称: 模拟电子技术基础授课班级: xxxx班、xx级电子信息类x班、xx级网络工程班、xx级电气类1班、xx级电气类2班任课教师: xxxx职称: 助教课程性质: 专业必修课授课学期: xxxx学年第一学期xxxx大学教案xxxx 大学教案[2] 罗桂娥主编. 模拟电子技术基础(电类). 长沙：中南大学出版社，2005.九、教学主要内容及教学安排：1.2 半导体二极管1.2.1 PN结及其单向导电性1.PN结中载流子的运动2. PN结的单向导电性加正向电压加反向电压PN结处于正向导通(on)状态，正向等效电阻较小。
反向电流非常小，PN结处于截止(cut-off)状态。
结论：PN结具有单向导电性：正向导通，反向截止。
1.2.2二极管的伏安特性1.二极管的结构2.二极管的类型3.二极管的伏安特性（1）正向特性（2）反向特性1.2.3 二极管的主要参数1.最大整流电流I F2.最高反向工作电压U R3.反向电流I R4.最高工作频率f M5.势垒电容C b6.扩散电容C d二极管单向导电举例11.2.4 稳压管1.PN结反向击穿机理解释2.稳压管的主要参数3.稳压管的稳压原理（1）稳压管必须工作在反向击穿区（2）稳压管应与负载R L并联，（3）必须限制流过稳压管的电流I Z4.举例说明如何选择限流电阻R补充内容：二极管的等效电路（或称为等效模型）1）理想模型：即正向偏置时管压降为0，导通电阻为0；反向偏置时，电流为0，电阻为∞。
适用于信号电压远大于二极管压降时的近似分析。
2）简化电路模型：是根据二极管伏安特性曲线近似建立的模型，它用两段直线逼近伏安特性，即正向导通时压降为一个常量Uon；截止时反向电流为0。
3）小信号电路模型：即在微小变化范围内，将二极管近似看成线性器件而将它等效为一个动态电阻r D 。
这种模型仅限于用来计算叠加在直流工作点Q上的微小电压或电流变化时的响应。
集成电路模拟射频ic
集成电路模拟射频ic
集成电路模拟射频IC（RFIC）是一种专门设计用于处理射频信
号的集成电路。
它们通常用于无线通信设备，如手机、WiFi路由器、蓝牙设备和其他射频设备。
RFIC可以在单一芯片上集成射频前端、
模拟信号处理和数字信号处理功能，从而实现高度集成和性能优化。
在设计和制造RFIC时，需要考虑许多因素。
首先，射频信号的
频率范围通常很广，因此RFIC必须能够处理多个频段的信号。
其次，RFIC必须具有良好的线性度、低噪声和高增益，以确保信号的准确
传输和接收。
此外，RFIC还需要考虑功耗和热管理，尤其是在移动
设备中，因为它们需要在保持性能的同时尽量减少能耗。
在RFIC的设计过程中，需要使用各种模拟电路和射频电路技术，如低噪声放大器、混频器、滤波器和功率放大器。
此外，对于数字
信号处理部分，需要考虑数字调制解调器、射频前端数字化和数字
滤波等技术。
在制造方面，RFIC通常使用特殊的工艺流程，如SiGe、GaAs
或CMOS工艺，以满足射频电路对高频特性和低噪声的要求。
此外，RFIC的封装和测试也需要特殊的技术，以确保其在实际应用中能够
正常工作。
总之，集成电路模拟射频IC在无线通信领域扮演着至关重要的角色，它们的设计和制造需要综合考虑多个因素，以满足射频系统对性能、功耗和成本的要求。
随着无线通信技术的不断发展，RFIC 的设计和制造技术也在不断创新和进步。
集成电路模拟射频ic
集成电路模拟射频ic射频集成电路（RFIC）是一种专门设计和制造射频信号处理和传输的集成电路。
它在无线通信、雷达、无线电频率识别（RFID）、卫星通信等领域发挥着重要作用。
RFIC的设计和模拟是确保射频系统性能的关键步骤之一。
在RFIC的设计过程中，模拟是必不可少的。
通过模拟，设计人员可以评估电路的工作状态，调整参数以获得最佳性能。
模拟可以帮助设计人员预测电路的响应，优化功耗和频率响应，并确保电路的稳定性和可靠性。
模拟射频IC的过程通常涉及到多个步骤。
首先，设计人员需要确定电路的规格和性能要求。
然后，他们使用模拟工具来创建电路的原理图，并选择合适的元器件来实现设计。
设计人员还需考虑电路的布局和布线，以确保信号传输的可靠性和最小的功耗。
在模拟过程中，设计人员还需要考虑射频信号的特性，如信号强度、频率、相位等。
他们使用模拟工具来模拟射频信号在电路中的传播和衰减情况，并根据结果进行调整和优化。
模拟射频IC的过程中，设计人员还需要考虑到电路中可能存在的噪声和干扰。
他们使用模拟工具来评估电路的噪声性能，并采取相应的措施来降低噪声和干扰。
值得注意的是，射频集成电路的设计和模拟是一项复杂而精密的工作。
设计人员需要具备深入的电路知识和射频技术，以及熟练的模拟工具的使用。
他们还需要不断学习和研究最新的射频技术，以跟上行业的发展和需求。
模拟射频IC是设计和制造射频系统的关键步骤之一。
通过模拟，设计人员可以评估电路性能、优化设计参数，并确保电路的稳定性和可靠性。
射频集成电路的设计和模拟是一项复杂而精密的工作，需要设计人员具备深入的电路知识和射频技术，以及熟练的模拟工具的使用。
通过不断学习和研究，设计人员可以不断提高射频集成电路的设计和模拟水平，推动射频技术的发展和创新。
《模拟电子技术基础》第1章 绪论
现电压等级的变换，
13.8
降低线路损耗，提高
输电容量和距离。
Analog Electronics Technique
Introduction
HIT
15
绪论
1.1 电子技术 6. 能源领域
直流输电发展历程
➢ 易于远距离大容量电能输送、潮流可控性好 直流系统组网的故障开断、变压困难
50 年 代 后 期 ， 半 导 体的晶闸管出现， 为直流输电的推广 应用奠定了基础
测控系统结构框图
功
执
率
行
放
机
大
构
Analog Electronics Technique
Introduction
19
绪论
HIT
1.3 模拟电路与数字电路
1. 模拟电路
处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。 ➢ 放大电路主要完成信号的电压、电流或功率放大； ➢ 运算电路主要完成信号的加、减、乘、除、积分、微分、对数和
Introduction
22
绪论
HIT
1.4 模拟电子技术基础课程
1.4.1 课程内容
模拟电子技术基础课程学习：
利用
半导体 器件
和
外围 器件
构成的对
模拟 信号
实施
处理
的电路
放大 滤波 变换 产生
半导体 器件
基本概念 基本分析方法
基本 电路
Analog Electronics Technique
Introduction
u
O
模拟信号
u
01001011
tO
t
数字信号
ULmax L
H UHmin
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2013/10/5
模拟电子学基础
4
复旦大学电子工程系 陈光梦
模拟电子学的研究方法
器件的研究方法： 物理学方法 模块和电路的研究方法：电子学方法 系统的研究方法： 数学、电子学、计
频域分析
激励是稳定的正弦信号，分析响应随频率变化的规律
复频域分析
通过拉普拉斯变换，在复频域解微分方程。可以方便地 转换到时域或频域，在电子学中常用。
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模拟电子学基础
18
复旦大学电子工程系 陈光梦
拉普拉斯变换简介
定义
F s f t estdt 0
s 是一个复变量， s = + j
相对性：线性是针对某个特定的条件而言的，而 非线 性元件在特定的条件下也可以近似为线性元件。
线性电路：若构成电路的所有元件均为线性元件，则 该电路是线性电路。反之，只要在电路中存在非线性 元件，则该电路就是非线性电路。
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模拟电子学基础
11
复旦大学电子工程系 陈光梦
线性元件的模型
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模拟电子学基础
7
复旦大学电子工程系 陈光梦
第1章 电路分析基础
复旦大学电子工程系 陈光梦
概述
研究内容的描述 元件的描述
分析方法的一般描述
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模拟电子学基础
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复旦大学电子工程系 陈光梦
研究的内容
本章研究线性电路分析的一般问题： 1. 如何根据已知的电路结构列出描述其电压电
复旦大学电子工程系 陈光梦
模拟电子学 基础
复旦大学电子工程系 陈光梦
绪论
模拟电子学的研究对象 模拟电子学的研究方法 模拟电子学的应用背景
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模拟电子学基础
2
复旦大学电子工程系 陈光梦
电子学的研究对象的层次
1、系统 2、模块 3、电路 4、器件
E
N
放大
/滤波
E
P
vi
VDD=+12V
P 4R.N73模ks数ys转Cte换mE
算机、系统工程等 各门学科的综合
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模拟电子学基础
5
复旦大学电子工程系 陈光梦
电子学方法的特点
线性电路
通过求解电路方程，得到有 关电路特性的信息
非线性电路 在一定条件下作线性化近似
工程计算
在工程允许的范围内，简化 实际的电路参数或方程
计算机辅助设计 利用计算机的计算能力 求解电路方程
等效模型：用一些已知特性的元件模型来代替实际电 路，以利于电路的分析 电阻、电容、电感 电压源、电流源（统称独立源） 压控电压源、流控电压源、压控电流源、流控电流 源（统称受控源）
等效电路：由等效模型构成的电路，在规定的条件下 与被等效的实际电路具有相同的电学特性
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模拟电子学基础
B
C
B 数字
NPN晶m体管o的d结u构l与e符号
信号
N R1P时钟cir恢CcRu复2 itE
B2M 2k
处RLv理oC
B 5k
PNP晶体管的结构与符号
component
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模拟电子学基础
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复旦大学电子工程系 陈光梦
模拟电子学的研究对象的分类
1、按照信号性质分类
线性电路 能够用线性方程描述 非线性电路 不能用线性方程描述
流关系的电路方程； 2. 如何根据电路方程求解输入输出信号之间的
关系，即电路的传递函数； 3. 如何根据传递函数讨论电路的各种特性。
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模拟电子学基础
10
复旦大学电子工程系 陈光梦
线性元件与线性电路
特点：元件参数不随外加电压、电流的变化而发生变 化，可以用线性方程（代数方程、微分方程或积分方 程）描述其电压电流关系。
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模拟电子学基础
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复旦大学电子工程系 陈光梦
模拟电子学的应用背景
消费 工业 军事 科研
收音机、电话、手机、CD、电视、 DVD、汽车电子、......
机床、工业仪表、各种自动控制设 备、医疗器械、......
雷达、军事通信、坦克、飞机、导 弹、卫星、......
各种实验设备
df (t) sF (s) f (0) dt
f (t)dt F (s) f (t)dt |t0
s
s
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模拟电子学基础
20
复旦大学电子工程系 陈光梦
电压源的输出电压与电流无关，v(t) = vs(t)。 电流源的输出电流与电压无关，i(t) = is(t)。
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模拟电子学基础
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复旦大学电子工程系 陈光梦
实际的电压源和电流源
具有内阻，负载上的电压或电流受负载影响
rs
i
负载
负载
vs
v 网络
is
gs
网络
实际电压源
实际电流源
电压源的内阻一般用串联的电阻表示 电流源的内阻一般用并联的电导表示
vs = Avvc
流控电压源（CCVS）
vs = Rmic
压控电流源（VCCS）
is = Gmvc
流控电流源（CCCS）
is = Ai ic
Avvc
vs
压控电压源
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模拟电子学基础
负 载 网 络
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复旦大学电子工程系 陈光梦
线性电路的分析方法
激励 → 响应 时域分析
激励是随时间变化的信号，分析响应随时间变化的规律
f(t) 应满足下列条件： 1）当t < 0时，f(t) = 0； 2）当t > 0时，f(t) 分段连续； 3）当t →∞时，e-st 较 f(t) 衰减得更快。
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模拟电子学基础
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复旦大学电子工程系 陈光梦
拉普拉斯变换的主要基本定理
叠加定理 比例定理 微分定理
积分定理
f1(t) f2 (t) F1(s) F2 (s) kf (t) kF (s)
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模拟电子学基础
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复旦大学电子工程系 陈光梦
受控源
vs
负载
v 网络
is
i
负载 网络
受控电压源
受控电流源
与独立源的不同之处在于：受控源受到电路 中另一个信号（电压或电流）的控制，其输 出是那个信号的函数。
2013/10/5
模拟电子学基础
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复旦大学电子工程系 陈光梦
四种受控源
压控电压源（VCVS）
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复旦大学电子工程系 陈光梦
电阻、电容、电感（电导、电纳）
无源元件
vR (t) R iR (t)
vC
(t)
1 C
iC (t)dt
vL
(t)
L
diL (t) dt
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模拟电子学基础
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复旦大学电子工程系 陈光梦
电压源、电流源
有源元件
负载
vs
v 网络
is
i
负载 网络
电压源
电流源