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半导体照明智能家居系统与单片集成的可见光接收机

作　者: 曾奇
导　师: 刘肃
学　校: 兰州大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 可见光通信可见光接收机集成电路可变增益
分类号: TM923.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 44次
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内容摘要

在进行可见光通信的研究中,作者所在的团队研究开发了半导体照明智能家居系统。系统在采用LED作为照明光源,通过中央控制器控制LED灯的通断对各种家用电器进行控制。为了方便操作,团队还自主研发了基于手机的软件平台,可以实现一部手机控制家里的所有用电器。要想电器可以接收到LED灯发出的指令,必须将电器进行改造,在原控制电路中植入可见光接收机。用购买的商用芯片搭造的光接收机体积较大,不易放入一些小型或者超薄家用电器中,且稳定性、可靠性都较差。所以作者设计了一款单片集成的可变增益可将光接收机。本次设计的接收机是采用了0.18μmCMOS工艺,将光探测器、跨阻放大器、主放大器集成于一片。并且为了适应不同高度的用电器可能接收到的不同强度的光,作者将跨阻放大器设计为拥有6种不同跨阻的可变增益放大器。电路设计中,针对智能家居系统特殊的要求,作者在整个光接收机的输出端大胆的采用了反相器输出,这种设计大大降低了放大电路需要放大的倍数,使电路的复杂程度大大减小。本次设计除了在软件中模拟仿真通过,还进行了流片,设计了匹配的外电路并进行了接入智能家居系统的实地测试。证明了该接收机拥有良好的接收效果并能适应可见光的低传输速率,且有较大的输入动态范围。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-18
  1.1 可见光通信技术概述  9-11
    1.1.1 白光LED技术的发展概述  9-10
    1.1.2 可见光通信技术概述  10-11
  1.2 可见光通信技术的发展和研究现状  11-13
    1.2.1 国外研究进展  11-13
    1.2.2 国内研究进展  13
  1.3 集成电路技术的发展  13-15
  1.4 集成电路设计工艺  15-16
  1.5 论文总体概述  16-17
    1.5.1 选题意义及背景  16
    1.5.2 电路设计、测试环境及工艺  16
    1.5.3 论文主要内容  16-17
    1.5.4 论文创新点  17
  1.6 本章小结  17-18
第二章半导体照明智能家居系统  18-22
  2.1 半导体照明智能家居系统整体结构概述  18-19
  2.2 半导体照明智能家居系统的实现方案  19-20
  2.3 半导体照明智能家居控制子系统  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章单片集成的可变增益可见光接收机  22-33
  3.1 可见光接收机电路的整体设计  22-23
  3.2 光探测器  23-24
  3.3 开关电路  24-26
  3.4 前置放大器  26-29
    3.4.1 RGC结构  26-27
    3.4.2 共源级放大器  27-28
    3.4.3 共漏级放大器(源跟随器)  28
    3.4.4 跨阻R_f  28-29
  3.5 主放大器  29-31
    3.5.1 差分单元  29-30
    3.5.2 失调补偿回路  30-31
  3.6 反相器  31-32
  3.7 本章小结  32-33
第四章芯片仿真与系统测试  33-42
  4.1 Cadence软件介绍  33-39
    4.1.1 Cadence软件功能概述  33
    4.1.2 Cadence启动界面  33-34
    4.1.3 Cadence设计电路流程  34-35
    4.1.4 模拟仿真  35-38
    4.1.5 版图设计  38-39
  4.2 Protel 99SE软件介绍  39-40
  4.3 实地测试  40-41
  4.4 本章小结  41-42
第五章结论与展望  42-45
  5.1 结论  42-43
  5.2 存在的问题和展望  43-45
参考文献  45-47
致谢  47

半导体照明智能家居系统与单片集成的可见光接收机

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