一种新型低压低功耗伪差分环形压控振荡器设计

基于交叉耦合技术提出了一种新型低压低功耗伪差分环形压控振荡器(VCO).电路整体包括新型伪差分环形压控振荡器、输出整形缓冲(buffer)电路两个部分.在VCO电路中采用了尾电流源控制的反相器为基本延时单元,实现了一种新型低压低功耗伪差分环形振荡器设计,并采用线性化技术改善调节线性度.利用输出buffer对VCO输出波形进行整形,消除了这种结构下输出摆幅受到尾电流源影响而不能达到轨到轨摆幅的限制.基于0.13μm标准CMOS工艺,利用cadence spectre进行仿真验证,前仿真结果表明在电源电压为1.2V时,该VCO相位噪声为-100.58dBc/Hz@1 MHz,功耗为0.92mW,在0.45~1V的电压范围内,频率调谐范围宽达0.303~1.63GHz,具有非常好的调节线性度,在电源电压为1V时仍然能正常工作.     

一种适应PVT偏差的4GHz双重反馈环形振荡器

在分析传统环形振荡器的基础上,设计了一种新型高频、低噪声环形振荡器.采用改进的全开关状态的延时单元和双重反馈环结构,克服了传统环形振荡器振荡频率低、噪声性能差的缺点,可以有效抑制PVT(Pro-cess Voltage Temperature)偏差对频率的影响.采用TSMC0.18μm CMOS工艺参数,电源电压1.8V,功耗为37.5mW.仿真得到在振荡器中心频率为4GHz时的单边带相位噪声为95.6dBc/Hz@1MHz.     

一种环形反射板结构同轴虚阴极振荡器

为了提高同轴虚阴极振荡器的能量转换效率,提出了一种环形反射板结构,在阳极箔末端采用一个环形反射板,利用自反馈微波对电子束进行预调制,增强了波-束互作用,提高了能量转换效率.2.5维粒子模拟表明,微波输出功率随反射板的位置呈周期性变化.经过对结构参数的优化,采用距离阴极发射面左端20mm、内径为25 mm的环形反射板,微波输出功率最高.在外加600 kV电压条件下,模拟得到了1.13 GW微波输出功率,其能量转换效率达到8%,频率为4.85 GHz,频谱特性好.     

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.     

采用冲激敏感函数的差分LC振荡器相位噪声分析

提出了一种基于冲激敏感函数(ISF)的具有较高预测精度的分析方法,并采用该方法研究了差分交叉耦合电感电容(LC)振荡器的相位噪声特性.首先推导出振荡器中任意噪声源与振荡器相位噪声的函数关系,然后求解出各噪声源所对应的等效ISF,并用等效ISF计算出每个噪声源的相位噪声贡献,最终获得整个相位噪声的完整解析式.仿真结果表明,所提方法对谐振槽和差分对管相位噪声贡献预测的相对误差与传统方法一致,分别为1.34%和2.88%,而对尾管噪声预测的相对误差与传统方法相比从20.4%下降到5.2%.另外,所提方法比传统方法更直观、简捷.     

以环形振荡器作为敏感单元的加速度传感器

为了解决传感器的数字化,提出了一种新的数字加速度传感器。它是由两个环形振荡器和一个混频器组成的频率输出型加速度传感器,其敏感元件是做在硅梁上的MOS环形振荡器。该传感器具有准数字输出、灵敏度高、温度系数低以及制作工艺简单等特点,其灵敏度可达到6.91kHz/g。分析了环形振荡器的频率特性,以及环形振荡器谐振频率和加速度的关系,设计并分析了加速度传感器的电路及物理结构,最后给出了试验结果。这种加速度传感器在军事和民用领域有广阔的应用前景。     

一种基于变容管偏置的温度补偿LC振荡器

文章介绍一种用于在宽温度范围内产生稳定时钟信号的温度补偿振荡器。该振荡器基于温度对控制电压的影响改变偏置变容管的容值,补偿因温度变化引起的振荡器频率变化,使整个振荡器的温度系数(temperature coefficient, TC)为0。另外,在通过分频产生几十兆赫兹频率的同时,振荡器的相位噪声性能得到进一步优化。该文在SMIC 180 nm CMOS工艺下完成整体电路的设计与仿真。后仿真结果显示,在1.8 V电源下整体功耗为7.12 mW,中心振荡频率2.400 2 GHz处的频率漂移可达到8.68×10^-6℃^-1,经过分频后得到的30 MHz信号在10 kHz偏移下的相位噪声大小为-112.923 dBc/Hz。     

电感及电容结构的压控振荡器电路设计与仿真

随着通信技术对射频收发机性能要求的不断提高,高性能压控振荡器已成为模拟集成电路设计、生产和实现的关键环节。针对压控振荡器设计过程中存在相位噪声这一核心问题,文中采用STMC 0.18μm CMOS工艺,提出了一种1.115 G的电感电容压控振荡器电路设计方案,利用Cadence中的Spectre RF对电路进行仿真。研究结果表明:在4～6 V的电压调节范围内,压控振荡器的输出频率范围为1.114 69～1.115 38 GHz,振荡频率为1.115 GHz时,在偏离中心频率10kHz处,100 kHz处以及1 MHz处的相位噪声分别为-90.9 dBc/Hz,-118.6 dBc/Hz,-141.3dBc/Hz,以较窄的频率调节范围换取较好的相位噪声抑制,从而提高了压控振荡器的噪声性能。     

一种低噪声振荡器的研究

本文叙述了相位噪声的相关基本概念,形成原因及影响相位噪声的诸多因素,给出了相位噪声的时域和频域表述方法.依据提出反馈振荡器中输出和输入噪声关系的李森模型,对降低相位噪声的方法作了一定的探讨,并结合一例实际电路分析了提高噪声指标的有效措施,相应的实验结果也予以阐明.     

改进的相位噪声公式与低相位噪声振荡器设计

由Leeson公式出发,分别考虑了谐振器有载Q与无载Q的比值、放大器增益以及回路损耗对振荡器相位噪声性能的影响.得出对应的计算公式和优化参数,并设计出X波段高Q蓝宝石低相位噪声振荡器.蓝宝石谐振器的插损为7.9dB,谐振模式为E5,1,1 δ,有载Q值为4×104,无载Q值为9×104左右,放大器增益为12 dB.采用R ＆ S的FSUP相位噪声测试仪测出偏离载频1 kHz处,相位噪声优于-117 dBc/Hz, 载频为10.99 GHz.     

一种1.84GHz低噪声电容电感压控振荡器

研究在不影响功耗特性的情况下,改善电感电容压控振荡器(LCVCO)相位噪声特性的方法.在传统LCVCO结构基础上,增加PMOS尾电流源,并采用LC回路滤除二次谐波;使用开关电容阵列进行多带调谐,减小压控振荡器(VCO)增益,即控制电压对输出的扰动.基于Chartered 0.18μm RF CMOS工艺设计流片,测试结果表明,1.84 GHzLCVCO的功耗为16.6 mW,在100 kHz和1 MHz频偏处相位噪声分别为-105 dB/Hz和-123 dB/Hz.     

一种有源补偿桥式振荡器

经典的单运放桥式振荡器如图1所示.理想的开环电压增益应为3,振荡频率为ω_0。=1/RC,但由于受增益带宽积影响,开环电压的实际增益为     

低相噪振荡器的锁频电路模型

为了有效地改善振荡器相位噪声指标,研究了传输式锁频电路.分析了传输式锁频电路的工作原理,并完成了该类型电路模型的设计;建立了鉴频电路的传输模型,推导出表征锁频电路幅频特性的关系式,即鉴频灵敏度;分别考虑输入功率Pin及环路中谐振器端口耦合系数β的变化对于鉴频灵敏度的影响;最后利用鉴频电路传输方程日和鉴频灵敏度S,导出了振荡器的相位噪声表达式,利用该模型便于分析影响相噪指标的因素,所得结论与文献结论吻合较好.基于所建立的鉴频电路模型得出传输式锁频电路设计准则:提高输入功率Pin以及提高电路端口耦合度β,可取得更高的鉴频灵敏度,从而提高振荡器相位噪声性能.     

正交输出、双调谐、高性能4.488GHz环形振荡器设计

设计了一个4级延迟单元的环形振荡器,通过采用2条辅助通路结构,实现了振荡器的双调谐功能和高的FOM(figure of merit)值.设计采用Jazz 0.18μm CMOS工艺,在1.6 V电源电压下的电流消耗为18.98mA.后仿真结果显示,VCO输出中心频率和增益分别为4.488 GHz和147 MHz/V,频率粗调谐范围为1.42GHz.频偏1 MHz处的相位噪声为-104.3 dBc/Hz.在频偏1 MHz和5 MHz处FOM值分别为169.1和173.39.     

用非线性电流源法分析微波振荡器的相位噪声

提出用非线性电流源法分析微波ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴ振荡器单边带相位噪声特性的新方法。给出了包含ＭＥＳＦＥＴ完整非线性噪声模型在内的振荡器相位噪声分析模型，在此基础上利用改进的非线性电流源法分析了振荡器的单边带相位噪声特性。ＣＡＤ分析与实验结果表明，此法可精确有效地分析振荡器输出基波及各次谐波附近的近载相位噪声分布特性，且适用于非线性微波ＣＡＤ。     

全数字锁相环中宽带数控振荡器设计

在TSMC 65nm工艺下设计了一个调谐范围为3～5GHz、用于全数字锁相环的宽带数控LC振荡器.该振荡器的电容阵列分成粗调、中调和细调三个阵列,其中粗调为MIM开关电容,中调和细调采用数控人造介质(DiCAD)实现.测试结果表明:当中心频率为3GHz和5GHz时,频偏1MHz处相位噪声分别为-123dBc/Hz和-116dBc/Hz,功耗分别为12mA和5mA.     

外场调制控制环形腔光折变振荡器的时空混沌

利用均匀外场调制控制非对称耦合环形腔光折变振荡器的时空混沌, 并考察非对称耦合条件下环形腔光折变振荡器的二维时空动力学演化行为及其时空混沌特性. 结果表明： 随着调制强度的增加, 经过倍周期倒分岔, 环形腔光折变振荡器由时空混沌态转化为周期4、 周期2, 进而达到周期1; 将环形腔激光器输出的混沌激光作为调制信号, 通过调整环形腔激光器的增益系数, 可将环形腔光折变振荡器控制到周期4和周期2.     

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.     

混沌噪声与白噪声对Van der Pol振荡器相位噪声的影响

从描述振荡器的非线性微分方程出发,提出将噪声作为非线性微分方程的一项,通过建立随机非线性微分方程来分析振荡器的相位噪声.并用这种方法,在相同强度下,针对分别为白噪声和混沌噪声的情形,分析了Van der Pol振荡器产生的相位噪声,发现混沌噪声产生的相位噪声要远大于白噪声所产生的相位噪声.通过分析其原因,提出了一些低相位噪声振荡器设计所应考虑的问题.