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.     

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.     

一种改进的双控制通路锁相环

提出一种改进的双控制通路锁相环结构。改进锁相环的两个控制通路有不同的压控振荡器增益。其中, 粗调节通路的压控振荡器增益较大, 用来调节锁相环的输 出频率范围; 细调节通路的压控振荡器增益较小, 用来决定环路带宽, 同时优化锁相环的抖动特性。电路芯片采用SMIC 0. 18 μm CMOS Logic 工艺加工。后仿真结果表明该锁相环的输出频率范围为600 MHz到1. 6GHz, 并有良好的抖动特性。     

一种宽调谐范围的毫米波LC压控振荡器设计

基于TSMC 65 nm CMOS工艺,设计了一种具有宽调谐范围的毫米波电感电容压控振荡器,振荡器采用开关电容阵列、大容值范围可调电容和大滤波电容实现频率调谐范围与相位噪声的双优化.通过三组开关电容阵列来获得八条子频段,优选容值范围较大的可调电容来细调每一个频段的振荡频率,获得较大的调谐增益Kvco,从而最大程度地提高频率调谐范围.通过大滤波电容与尾电流源构成的低通滤波器抑制偶次谐波附近的噪声,从而优化相位噪声.仿真结果表明,在1. 2 V的工作电源电压下,压控振荡器的频率调谐范围22. 2 G～29. 2 GHz,中心频率25. 7 GHz,在1 MHz频率偏移处的相位噪声-100. 9 dBc·Hz~(-1),功耗10. 81 mW,芯片核心面积为0. 056 mm~2.     

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.     

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.     

OTA-C压控振荡器的分析与设计

本详细分析了OTA—C压控振荡器的原理，并设计了一个用于OTA—C滤波器自动调谐系统的OTA—C压控振荡器，该振荡器的频率调谐范围在2MHz到50MHz之间．其中线性部分为4MHz～20MHz，其压控增益为62．89MHz／V。     

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。     

前馈型轨到轨恒跨导恒增益CMOS运算放大器

设计了一种恒跨导恒增益的轨到轨运算放大器.输入级采用一倍电流镜控制的互补差分对结构,实现轨到轨和恒跨导.通过分析运算放大器电压增益随共模电压变化的原因,提出了一种前馈型恒增益控制模块,可以根据共模电压开启或关闭附加电流源,使运算放大器电压增益保持恒定.输出级采用前馈型AB类输出结构,以达到轨到轨输出效果.采用Chartered公司0.35μm工艺进行流片,仿真及测试结果表明:该运算放大器的直流开环增益为125dB,单位增益带宽为8.879MHz,在整个共模范围内电压增益最大变化率为1.69%.     

一种频率线性可调的正交正弦波振荡器

设计了一种用于MEMS传感器电容读出的频率可调的正弦波振荡器。振荡器采用OTA-C结构,通过调节工作于线性区的MOS管的漏源电压来改变OTA的gm,从而实现对频率的调节。振荡器可输出四路相位分别为90°,180°,270°和360°的振荡信号。芯片在0.5μm 2P3M CMOS工艺下设计并流片,测试表明在5V电源电压下振荡频率在180KHz~1.2MHz之间线性可调,振荡频率对于电源电压变化的灵敏度为8.1%/V。     

基于MOS电容的压控振荡器设计

传统的环形压控振荡器通常是利用控制电阻的方式来达到压控振荡的效果。文章利用容性耦合电流放大器作为压控振荡器的基本反馈单元,并在输出端增加MOS电容来控制振荡频率;分析了利用饱和区的MOS电容特性来实现压控的方法,并采用Smartspice软件和0.6μm CMOS工艺参数对该压控振荡器进行了模拟;结果表明,这种方法对电路的静态工作点影响很小,输出交流波形的频率稳定度高,有良好的线性调谐特性,达到了预期的效果。     

一种频率线性可调的正交正弦波振荡器

设计了一种用于MEMS传感器电容读出的频率可调的正弦波振荡器。振荡器采用OTA-C结构,通过调节工作于线性区的MOS管的漏源电压来改变OTA的g_m,从而实现对频率的调节。振荡器可输出四路相位分别为90°,180°,270°和360°的振荡信号。芯片在0.5μm2P3MCMOS工艺下设计并流片,测试表明在5V电源电压下振荡频率在180KHz～1.2MHz之间线性可调,振荡频率对于电源电压变化的灵敏度为8.1%/V。     

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.     

2.6GHz高速CMOS环形振荡器设计

文章提出了一种偶数级环形振荡器的设计方案,中心频率为2.3GHz,利用起振电路使其能够快速起振,当环形振荡器的控制电压为1.2~2.0V时,其线性调谐范围为1.9~2.6GHz;电路设计采用TSMC0.18μm 1P6M混合信号生产工艺;利用Cadence Spectre RF进行仿真。结果显示,在中心频率为2.3GHz、偏移载波频率为10MHz的情况下,环形振荡器的相位噪声为-112.9dBc/Hz。该电路可用于高速锁相环的设计中。     

电压控制LC振荡器

设计采用Motorola公司的MC1648P(压控振荡器)及双变容二极管与电感组成的振荡电路得到要求的频率范围的高频信号,从而组成电压控制LC振荡器.采用89C51单片机和数/模转换芯片TLC5615CP组成的单片机系统完成对变容二极管的电压调节控制,显示振荡器的当前振荡频率和电压峰-峰值.     

一种3.3 V/0.6μm轨对轨CMOS运算放大器的设计

基于0.6μm CMOS工艺,设计了一种轨对轨运算放大器.讨论了该运算放大器的原理、性能及设计方法,并进行了模拟仿真.此运算放大器采用了3.3V单电源供电,其输入共模范围和输出信号摆幅接近于地和电源电压,即所谓输入和输出电压范围轨对轨.其运放的小信号增益为77dB,单位增益带宽为4.32MHz,相位裕度为79度.由于电路简单,工作稳定,输入输出线性动态范围宽,非常适合于SOC芯片内集成.     

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．     

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.     

有源环路低通中运放带宽对相噪的影响

锁相环是无线电系统的重要组成部分.在使用宽带压控振荡器的宽输出锁相环中,为了满足压控振荡器的调谐电压范围,使用运算放大器构建的有源环路低通是锁相环必不可少的组成部分.本研究从运算放大器单位增益带宽的角度,运用仿真手段,详细阐述该运放指标对锁相环相位噪声的影响,并选用两款不同的运放进行对比测试,进而得出设计过程中的选型指南.     

应用于WSN的0.5 V 4.8 GHz CMOS LC VCO设计

为设计一个可应用于无线传感网的0.5 V 4.8 GHz CMOS LC压控振荡器,采用传统差分负阻结构的电感电容VCO核心电路,添加开关电容阵列增大VCO的调谐范围,利用升压电路和反相器的组合提高控制信号产生电路的性能,通过调节负阻管的宽长比等方法来优化VCO的相位噪声性能,保证VCO能在0.5 V的低供电电压下稳定工作,相位噪声达到-119.3 dBc/Hz@1 MHz,VCO的频率调谐范围为4.3~5.3 GHz,相位噪声小于-115 dBc/Hz@1 MHz,最低可达-121.2 dBc/Hz@1 MHz,核心电路电流约为2.6 mA,满足无线传感网的应用要求。