Návrh přijímacího kanálu ultrazvukového přijímače pro automobilové aplikace

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a charakterizací přijímacího kanálu ultrazvukového přijímače pro automobilové aplikace. Hlavním cílem páce byl obvodový návrh nízkošumového předzesilovač (LNA) a zesilovače s nastavitelným ziskem (VGA) v prostředí Cadence Virtuoso s použitím simulátoru Spectre. Obvody jsou realizovány pomocí technologie BCD65 od firmy onsemi. Parametry navrhnutého obvodu LNA zahrnovaly šum vztažený ke vstupu 3,58 nV/Hz a celkový zisk 44 dB při pracovním kmitočtu 52 kHz. Obvod VGA byl navržen tak, aby umožňoval dynamické přepínání zesílení s krokem přibližně 1,5 dB a kompenzoval napěťovou nesymetrii pomocí kmitočtově omezeného zpětnovazebního transkonduktančního zesilovače. Zisk VGA při řídicím kódu 0 byl 0,3 dB a při maximálním kódu 31 byl 45 dB. Výsledné hodnoty splňovaly stanovené specifikace. Charakterizace obvodů byla provedena pomocí Corner analýzy, která zahrnovala rozptyl napájení, pracovní teploty a procesní variace. Celkově poskytuje práce důkladné teoretické a praktické pochopení dané problematiky s předpokládaným přínosem pro oblast automobilových aplikací.This diploma thesis focuses on the design and characterization of an ultrasonic receiver channel for automotive applications. The main objectives of the thesis were to design low-noise preamplifier (LNA) and variable gain amplifier (VGA) circuits in the Cadence Virtuoso environment using the Spectre simulator. The circuits are implemented using onsemi's BCD65 technology. Parameters of the designed LNA circuit included noise referred to the input of 3.58 nV/Hz and a total gain of 44 dB at an operating frequency of 52 kHz. The VGA circuit was designed to allow dynamic gain switching with a step size of approximately 1.5 dB and to compensate for voltage asymmetry using a frequency-limited feedback transconductance amplifier. The gain of the VGA at control code 0 was -0.3 dB and at maximum code 31 was 45 dB. The resulting values met the given specifications. Circuit characterization was performed using Corner analysis, which included power supply variance, operating temperature, and process variation. Overall, the work provides a thorough theoretical and practical understanding of the subject matter with anticipated contributions to the field of automotive applications.