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.     

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.     

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.     

宽调谐范围低相位噪声的小面积VCO设计与实现

为了解决压控振荡器的调谐范围、相位噪声、功耗和芯片面积等指标难以多重优化的问题,本文基于TSMC 40 nm CMOS工艺,通过设计改进型开关电容阵列、高Q值LC谐振电路和大滤波电容等结构,实现了一种宽调谐范围低相位噪声的小面积压控振荡器.采用NMOS型负阻结构,以适应于0.9 V的低电源电压电路.将改进型开关电容阵列...     

基于最小变电容结构的数控LC振荡器

提出了一种数控最小变电容结构,采用互补型变容管两端跨接固定电容结构,可以使用较大尺寸变容管实现较小的最小变容值,从而减小了工艺误差对设计结果的影响,同时解决了大摆幅振荡信号下的非线性问题,缓解失配电容对失配率一致性对最小变容值的影响.在相同工艺下,最小变电容值减小接近50%.采用180nm CMOS工艺,基于最小变电容结构设计了全数控LC振荡器,通过改变各级数控变电容阵列的结构,提高全数控LC振荡器的频率分辨率.仿真结果表明:提出的最小变电容结构可实现7.42aF的最小变电容值;全数控LC振荡器的振荡频率范围为3.2~3.8GHz,输出电压摆幅为1.75V,中心谐振频率3.5GHz的相位噪声为-1.2×10-4 dBc/Hz,归一化价值因子FOM为211;在相位噪声、功耗、FOM等性能指标维持在同等水平的前提下,调频精度显著提高.     

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.     

钇铁石榴石振荡器的S波段频率综合器的设计

针对现代雷达系统以及一些精密测量仪器所需要的超宽带、微小步进、低相位噪声本振源的问题,提出了一种采用钇铁石榴石振荡器为主的锁相环内插直接数字频率合成器方案.实现了S波段2～4 GHz频率范围内微小步进频率源的研究与设计.实验表明：采用钇铁石榴石振荡器频率综合器的相位噪声与动态范围都优于采用一般压控振荡器的频率综合器.     

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     

基于HDMI视频信号接收的电荷泵PLL设计

介绍了一种实现HDMI中数字视频信号接收的方法,设计并实现了一种新的用于HDMI中像素数据和时钟信号恢复的电荷泵锁相环;通过V-I电路的改进降低了压控震荡器的增益,改善了控制电压的波动对压控震荡器频率的影响,从而减小时钟抖动;采用频率检测电路对输入时钟信号频率进行自动检测分段,可实现大的频率捕获范围,从而实现了对高达UXGA格式的数字视频信号接收;采用Hspice-RF工具对压控震荡器的抖动和相位噪声性能进行仿真,SMIC0.18μsCMOS混合信号工艺进行了流片验证,测试结果表明输入最大1.65Gbit/s像素数据信号条件下PLL输出的时钟信号抖动小于200ps.     

一种超声清洗电源频率跟踪技术

针对超声清洗过程中超声换能器谐振频率发生漂移的问题,设计了一种由D触发器、单片机、数字电位器和压控振荡器组成的频率跟踪系统。该系统利用单片机检测超声清洗电源负载的电压、电流的相位差,并通过数字电位器来改变压控振荡器的输出频率。与其它频率跟踪方法相比,该系统降低了程序编写的复杂性,电路简单且易于实现。     

A PLL Clock Frequency Multiplier Using Dynamic Current Matching Adaptive Charge-Pump and VCO Frequency Reuse

A 3.5 times PLL clock frequency multiplier for low voltage different signal （LVDS） driver is presented. A novel adaptive charge pump can automatically switch the loop bandwidth and a voltage-controlled oscillator （VCO） is designed with the aid of frequency ranges reuse technology. The circuit is implemented using 1st Silicon 0.25 μm mixed-signal complementary metal-oxide-semiconductor （CMOS） process. Simulation results show that the PLL clock frequency multiplier has very low phase noise and very short capture time .     

一种深亚微米CMOS工艺驱动电感式互联缓冲器工作模式的研究

研究了互补金属-氧化物半导体(CMOS)的栅极驱动电阻-电感-电容(RLC)互联的实际工作模式。采用α-指数模型,对深亚微米CMOS线驱动器晶体管工作区内的片上互联电感效应进行了分析。这项研究表明在缓冲区切换时,线性和饱和的工作模式有可能同时存在,因而饱和区和线性区模型都不能单独用来表征晶体管的工作模式。还提出了一种工作在饱和区的线驱动器的MOS管开关时间部分的计算效率的闭合表达式。相比较具有较宽范围行参数的SPICE仿真来说,提出的公式具有15%的准确性,特别适合CAD工具的实施。     

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.     

高锁定范围半盲型过采样时钟数据恢复电路设计

采用标准0.18 μm CMOS工艺,设计了一种高锁定范围的半盲型过采样时钟数据恢复电路.该时钟数据恢复电路（Clock and Data Recovery,CDR）主要由鉴频器（Frequency detector,FD）、多路平行过采样电路、10位数模转换器（Digital To Analog Converter,DAC）、低通滤波器（Low Pass Filter,LPF）、多相位压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator,VCO）等构成.该CDR电路采用模数混合设计方法,并提出了基于双环结构实现对采样时钟先粗调后微调的方法,并且在细调过程中提出了加权调相的方法缩短采样时间.仿真结果表明,该CDR电路能恢复1.25～4.00 Gbps之间的伪随机数据电路,锁定时间为2.1 μs,VCO输出的抖动为47.12 ps.     

电容倍增电路研究进展

 模拟滤波器在生理信号前端处理集成电路中是至关重要的模块,它直接影响到所获取的信号质量。由于生理信号的频率范围极低,模拟滤波器中大数值电容的片上实现是亟需解决的问题。总结了电容倍增电路的研究进展,对电流模式倍增电路、电压模式倍增电路、基于电流电压转换方式的电容倍增电路、非平衡电容倍增电路等关键技术进行了提炼和分析,并且展望了电容倍增电路未来的研究方向。     

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.     

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。