低功耗頻率源及其應用的研究.pdf

1、無線技術極大地方便了人們的生活，但人們對無線技術的需要卻在不斷的增長。對圖像質量的要求促使芯片向高頻高速推進，對移動設備待機時間的要求使得低功耗芯片尤為重要，對通信質量的要求使得噪聲成為電路設計的的巨大挑戰(zhàn)，所以對射頻芯片的研究重點在功耗、速率和噪聲等方面。時鐘源是射頻系統(tǒng)中不可或缺的模塊，其性能決定了通信的質量。在傳統(tǒng)射頻收發(fā)系統(tǒng)中，時鐘源往往只起到載波作用，但隨著對注入鎖定技術研究工作的推進，直接在時鐘源上實現(xiàn)信號調制已成為現(xiàn)實，并

2、實現(xiàn)了高速率低功耗。本文分別對傳統(tǒng)時鐘源和基于注入鎖定技術時鐘源的應用進行了研究，并通過仿真或者測試結果進行了驗證。
　　壓控振蕩器（Voltage Control Oscillator，VCO）是鎖相環(huán)(Phase Lock Loop，PLL)結構的頻率綜合器中的重要模塊，其很大程度上決定了頻率綜合器的噪聲、頻率范圍和功耗等性能，所以一個低功耗、低相位噪聲的VCO是迫切需要的，同時也最具有挑戰(zhàn)性。本文在基于65nm CMOS工藝

3、設計20GHz寬帶VCO的過程中采用了多種優(yōu)化相位噪聲和功耗的方法，測試結果顯示在4.8mW核心功耗下實現(xiàn)了15％的調諧范圍、-98dBc@1MHz的相位噪聲，綜合性能具有競爭力。
　　頻率綜合器中電荷泵的(Charge Pump，CP)的充放電流失配和非線性會造成參考雜散(Reference Spur)，惡化信道內的信噪比，所以設計高性能CP是非常重要的。本文重點研究了CP的電流失配和饋通效應，并提出了改進的方法。通過負反饋技術

4、，使得輸出電流可以在較大輸出電壓范圍內保持匹配;通過引入饋通電容，使得由于饋通效應導致的電流開啟速度慢的問題得到了很大的改善。
　　注入鎖定振蕩器(Injection Locking Oscillator，ILO)優(yōu)異的噪聲性能使其越來越受關注。本文設計了33GHz的注入鎖定振蕩器，對注入鎖定技術存在的諧波雜散進行了分析，提出了通過調整注入信號寬度的方法進行諧波雜散抑制，同時不影響輸出幅度，最終對諧波雜散的抑制達到40dB左右。仿