1.8 GHz宽带低相位噪声CMOS压控振荡器设计

采用一种基于开关电容阵列(SCA)和尾电流源处加入电感电容滤波相结合的电路结构,设计了一个1.8 GHz宽带分段线性压控振荡器.采用TSMC 0.18μm 1P6MCMOS RF工艺,利用Cadence SpectreRF完成对电路进行的仿真.结果显示,在电源电压VDD=1.8 V时,控制电压范围为0.6~1.8 V,频率的变化范围为1.43~2.13 GHz,达到39%,相位噪声为-131 dBc/Hz@1MHz,功耗为9.36 mW(1.8 V×5.2 mA).很好地解决了相位噪声与调谐范围之间的矛盾.     

基于变压器耦合的互补型LC压控振荡器

设计了一个基于变压器(transformer)耦合的互补型全集成CMOS LC压控振荡器(VCO).与传统结构相比,利用变压器耦合形成正反馈环路,增大输出振幅,使得电路更加易于起振;同时,采用电流复用技术,有效降低功耗.VCO采用65nm CMOS工艺设计,利用开关电容阵列(SCA,switched capacitor array)进行频率调谐,调谐范围18%(3.0~3.6GHz),相位噪声-118dBc/Hz@1MHz频率偏移,品质因数FoM(figure-of-merit)188dBc/Hz,直流功耗0.96mW.     

适用于蓝牙快速锁定的2.4 GHz频率综合器

用TSMC CMOS 0.18μm工艺设计了2.4 GHz频率综合器,工作频段2.402~2.480 GHz,在2.19~2.76 GHz范围内能够自动调回到工作频段.VCO的相位噪声是-125.7 dBc/Hz@1 MHz,环路的相位噪声是-122.2 dBc/Hz@1 MHz,符合蓝牙协议的要求.     

GPS/BD 接收机中电感电容压控振荡器设计

采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一款宽调谐、低相位噪声、低功耗的电感电容压控振荡器(voltage controlled oscillar,VCO),用于接收北斗卫星导航系统的B1,B2频段信号和全球定位系统(global positioning system,GPS)的L1频段信号的射频接收机中.振荡器中采用了开关固定电容阵列和开关MOS管可变电容阵列,有效地解决了宽频率调谐范围和低相位噪声之间不可兼顾的问题,另外,采用了可变尾电流源的结构,使得振荡器在整个可调频率范围内输出电压的幅度变化不大.利用Cadence软件中Spectre对电路进行仿真.结果表明,振荡器频率调谐在2.958-3.418 GHz和2.318-2.552 GHz这2个频段内,在1.8V的供电电源电压下,功耗仅为3.06-3.78mW.当振荡器工作在3.2 GHz和2.4 GHz的中心频率时,其在1 MHz频偏处的单边相位噪声分别为-118 dBc/Hz和-121 dBc/Hz.     

一种新颖的正交输出伪差分环形VCO的设计

设计了一种基于标准0.18 μm CMOS工艺的4级延迟单元的全差分环形压控振荡器.提出了一种新颖的环形振荡器电路结构,通过结合控制耦合强度与改变负载电阻值的方法,改善了单一技术在有限的电压范围内的调谐线性度,实现整个电压范围内的高调谐线性度;采用双通路技术提高了振荡频率,同时运用交叉耦合正反馈减少输出电平翻转时间,改善相位噪声特性,提高性能.后仿真结果表明,在电源电压为1.8V时,VCO的中心频率为2.8 GHz,核心电路的功耗为18.36 mW,调谐范围为2.05 GHz～3.35 GHz,当频率为2.8 GHz时,相位噪声为-89.6 dBc/Hz@1 MHz.     

应用于IMT-A和UWB系统的双频段开关电流源压控振荡器设计

采用TSMC 0.13μm CMOS工艺设计了一款宽带电感电容压控振荡器(LC-VCO).LC-VCO采用互补型负阻结构,输出信号对称性较好,可以获得更好的相位噪声性能.为达到宽的调谐范围,核心电路采用4 bit可重构的开关电容调谐阵列以降低调谐电路增益,并使用可变电容在每段开关电容子频带上实现调谐.此外,压控振荡器的设计采用了开关电流源、开关交叉耦合对和噪声滤波等技术,以优化电路的相位噪声、功耗、振荡幅度等性能.整个芯片(包括焊盘)面积为1.11 mm×0.98 mm.测试结果表明,在1.2 V电源电压下,UWB和IMT-A频段上压控振荡器所消耗的电流分别为3.0和5.6 mA,压控振荡器的调谐范围为3.86～5.28和3.14～3.88GHz.在振荡频率3.534和4.155 GHz上,1 MHz频偏处,压控振荡器的相位噪声分别为-122和-119 dBc/Hz.     

应用于全数字锁相环的3.44～5.25GHz,FOM值为182dBc/Hz的低功耗数控振荡器设计

设计了一个应用于全数字锁相环的宽带电感电容数控振荡器(DCO).通过设计粗调谐电容阵列、中等调谐电容阵列和精细调谐电容阵列,实现了宽的调谐范围.采用NMOS和PMOS互补型交叉耦合电路,实现了低功耗、高优值(FOM)的振荡器.设计采用TSMC 0.13μm CMOS工艺,电源电压为1.2V.测试结果表明,DCO的调谐范围达到3.44～5.25GHz,调谐百分比为41.7%.在4.06GHz频率处,振荡器电路在1MHz频偏处的相位噪声为-117.6 dBc/Hz.在调谐范围内,设计的DCO电路在1 MHz频偏处的FOM值为182～185.5dBc/Hz.功耗为1.44～3.6mW.     

一个1.5V低相位噪声的高频率LC压控振荡器的设计

介绍了一种适用于DCC-1800系统的压控振荡器的设计,中心频率为3．6GHz．分析并比较了三种降低相位噪声的方法并进行了仿真验证,然后阐述了3．6GHz压控振荡器器件尺寸的优化分析．采用电感电容滤波技术降低相位噪声,在偏离中心频率600kHz处,仿真得到相位噪声为-117dBc／Hz,调谐范围达到26．7％．VCO电路在1．5V电压下工作,静态电流为6mA．     

1.8 GHz～2.4 GHz的宽带压控振荡器设计

利用微波晶体管的负阻特性,设计出可调范围为1.77 GHz-2.52 GHz的宽带可调压控振荡器（VCO）.通过引入高频衰减电路,改善了VCO在其频带内输出功率的平坦性,并用Ansoft Designer SV软件仿真了VCO的特性.结果表明,带内输出功率稳定在9.96 dBm-10.08 dBm,相位噪声在1.8 GHz和2.4 GHz分别为-113.3 dBc/Hz/600 kHz、-114.9 dBc/Hz/600 kHz.     

低相噪、低功耗连续调谐双核压控振荡器

采用GF 55 nm CMOS工艺,设计一种可应用于调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)雷达系统中的低相噪、低功耗连续调谐双核电感电容压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator,VCO).该VCO通过三线圈变压器将两个振荡核心和缓冲放大器相互耦合.通过双核耦合结构实现了低相位噪声,同时也保证了较宽的连续频率调谐范围.采用电流复用技术,将缓冲放大器通过中心抽头变压器与核心电路耦合,大幅降低了由双核结构引起的高功耗,同时为电路提供了较高的输出功率,解决了双核耦合VCO的质量因数(Figure of Merit,FoM)普遍较差的问题.后仿结果表明,该VCO实现了28 G～32 GHz的13%的连续频率调谐范围,相位噪声在1 MHz偏移下低至-105 dBc·Hz-1.在1. 2 V电源电压下,包括缓冲放大器在内的总直流功耗仅为13. 5 mW,输出功率可达4. 5 dBm.电路实现了183 dBc·Hz-1的FoM.     

A wideband LC-VCO for MMMS applications

A fully integrated wideband voltage-controlled-oscillator(VCO) based on current-reused topology is presented. The overall scheme contains two sub-VCOs, which are controlled by a switch to cover a wide output frequency range. Fabricated in TSMC 65 nm CMOS technology, the measured output frequency of the VCO ranges from 3.991 GHz to 9.713 GHz,achieving a tuning range of 83.5%. And the worst and best phase noise at 1 MHz offset are-93.09 dBc/Hz and-111.97 dBc/Hz, respectively. With a 1.2 V supply voltage, the VCO core consumes a current of 3.7-5.1 mA across the entire frequency range. The chip area is 0.51 mm~2, including the pads. Moreover, the proposed VCO provides a figure-of-merit-with-tuning-range(FOM_T) of-191 dBc/Hz to-197 dBc/Hz.     

低抖动高线性压控振荡器设计与仿真分析

设计一种应用于锁相环(PLL)电路的压控振荡器(VCO).该电路采用浮空电容结构,相对传统接地电容结构,可提高电容充放电幅值,减小时钟抖动.快速电平检测电路,使电路在未采用反馈和补偿的前提下,减小环路延时,从而实现高线性.电路采用CSMC 0.6 μm CMOS标准工艺库实现.仿真结果表明:振荡频率为0.79,24,30 MHz时的相位噪声达到-128,-122,-120 dBc·Hz^-1@1 MHz.通过调节外接电阻电容,使得电路在3~6 V电源电压下,输出100.0~3.0×10⁷ MHz的矩形波,电路兼具低相位噪声和高线性特性.     

一种高速低相位噪声锁相环的设计

设计了一种1．8V、SMIC0．18μm工艺的低噪声高速锁相环电路．通过采用环行压控振荡器,节省了芯片面积和成本．通过采用差分对输入形式的延时单元,很好地抑制了电源噪声．与传统的简单差分对反相器延时单元相比,该结构通过采用钳位管和正反馈管,实现了输出节点电位的快速转变,整个电路芯片测试结果表明：在输入参考频率为20MHz、电荷泵电流为40μA、带宽为100kHz时,该锁相环可稳定输出频率为7971MHz—1．272GHz的时钟信号,且在中心频率500kHz频编处相位噪声可减小至-94．3dBc／Hz。     

适用于多种无线通信标准的宽带CMOS频率综合器

采用小数分频锁相环路、正交单边带混频器和除2除法器设计了一款全集成CMOS频率综合器,以满足多种无线通信标准的要求.提出基于双模压控振荡器（DMVCO）的频率综合器架构,一方面能够通过除2除法器覆盖3GHz以下的无线通信频段,另一方面DMVCO自身又替代了额外的多相滤波器来抑制混频器引入的镜像杂散.频率自动校准电路能对压控振荡器的频率进行快速、准确的校准.频率综合器采用TSMC 0.13μmCMOS工艺进行设计.仿真结果表明,在输出频率为900MHz时频偏在0.6MHz处,频率综合器的相位噪声为-122dBc/Hz;在功耗不大于56mW的情况下,频率综合器实现了0.4～6GHz的频率覆盖范围.     

90nm CMOS工艺高速锁相环设计与优化

基于TSMC90nm CMOS工艺设计了一款高速锁相环.为优化锁相环整体的相位噪声及参考杂散性能,分析了差分电荷泵和LC压控振荡器的相位噪声,并且讨论了多模分频器的设计方法.高速锁相环的整体芯片版图面积为490μm×990μm.测试结果表明,在频偏1MHz处的相位噪声为-90dBc,参考杂散为-56.797dBc.      

一种高阶温度补偿的CMOS带隙参考源

介绍了一种基于CSMC 0.5-μm 2P3M n-阱混合信号CMOS工艺的高阶温度补偿的带隙参考源。该CMOS带隙参考源利用了Buck电压转换单元和与温度无关的电流,提供了一种对基极-发射极电压V_BE的高阶温度补偿。它还采用共源共栅结构以提高电源抑制比。在5V电源电压下,温度变化范围为-20～100℃时,该带隙参考源的温度系数为5.6ppm/℃。当电源电压变化范围为4～6V时,带隙参考源输出电压的变化为0.4mV。     

Low-Power CMOS VCO with Dual-Band Local Oscillating Signal Outputs for 5/2. 5-GHz WLAN Transceivers

The paper describes a novel low-power CMOS voltage-controlled oscillator (VCO) with dual-band local oscillating (LO) signal outputs for 5/2. 5-GHz wireless local area network (WLAN) transceivers. The VCO is based on an on-chip symmetrical spiral inductor and a differential varactor. The 2. 5-GHz quadrature LO signals are generated using the injection-locked frequency divider (ILFD) technique. The ILFD structure is similar to the VCO structure with its wide tracking range. The design tool ASITIC was used to optimize all on-chip symmetrical inductors. The power consumption was kept low with differential LC tanks and the ILFD technique. The circuit was implemented in a 0.18-fim CMOS process. Hspice and SpectreRF simulations show the proposed circuit could generate low phase noise 5/2. 5-GHz dual band LO signals with a wide tuning range. The 2. 5-GHz LO signals are quadrature with almost no phase and amplitude errors. The circuit consumes less than 5. 3mW in the tuning range with a power supply voltage of 1     

一种基于电磁带隙谐振结构的K波段压控振荡器

报道一种工作在K 波段的压控振荡器的设计和性能。该压控振荡器采用基于pHEMT 工艺的有源器件, 用紧凑的边缘通孔电磁带隙谐振结构替代传统的谐振电路, 实现压控振荡器的小型化。测试结果表明, 该电路工作频段为 22.9~25.6 GHz, 在 23.6 GHz的最大输出功率为 10.4 dBm, 且在24~25.6 GHz 频段的输出功率平坦度小于 1 dB。在偏离载频 1 MHz处测得的压控振荡器相位噪声约为?95 dBc/Hz。整体电路面积为 17 mm×7.5 mm。     

0.0068mm2自校准电路在锁相环中的应用

提出了一种可供 CMOS锁相环使用的自由调整的自校准技术。与传统的自校准技术相比, 新的自校准方案不需要使用参考电压源, 而且自校准过程内嵌在锁相环的锁定过程中,所以新的自校准方案减少了芯片的面积:与自校准有关电路的面积只有0.0068mm²。所设计的PLL采用0.13 μm CMOS 工艺, 工作频率范围在 25 ～700MHz 之间。测试表明, 当压控振荡器工作在 700 MHz 的时候, 其 8 倍降频之后的87. 5 MHz 输出信号的相位噪音在1 MHz 频率偏移处为-131 dBc/ Hz。