CMOS振蕩器噪聲理論及優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、在無線通信系統(tǒng)中，隨著無線用戶更加有效使用已經(jīng)稀少的頻率資源的要求的增多，頻譜已是一種重要的商品。通信收發(fā)器主要通過本地振蕩器實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換，因此接收器和發(fā)送器中的振蕩器頻譜純度是限制最多信道和用戶的因素之一。正因?yàn)槿绱?，深入理解限制振蕩器性能的基本問題以及開發(fā)解決這些問題的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是必要的。
　　本文在完成對(duì) CMOS振蕩器領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀調(diào)研的基礎(chǔ)上，進(jìn)行CMOS振蕩器噪聲理論和優(yōu)化技術(shù)研究。探討適合于高頻集成電路設(shè)計(jì)的深亞微

2、米 MOSFET高頻噪聲模型；進(jìn)行 CMOS振蕩器相位噪聲建模的研究；探索 CMOS振蕩器低相噪技術(shù)的優(yōu)化方法；并且對(duì) CMOS振蕩器的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的研究，包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
　　研究深亞微米MOSFET高頻噪聲模型。首先考慮MOSFET的短溝道效應(yīng)（遷移率退化、速度飽和、熱載流子效應(yīng)、體電荷效應(yīng)、溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)等）對(duì)器件噪聲的影響，將短溝道效應(yīng)模型，特別是熱載流子效應(yīng)的模型引入MOSFET熱噪聲模型的推導(dǎo)過程，以提高

3、深亞微米MOSFET熱噪聲模型的精確度；然后從高頻集成電路設(shè)計(jì)者方便使用的角度出發(fā)，提出了一種只包括器件的設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝參數(shù)，不存在微積分表達(dá)方式和擬合參數(shù)的MOSFET熱噪聲代數(shù)解析模型，促進(jìn)了深亞微米 MOSFET熱噪聲模型的易用性；最后通過溝道熱噪聲、柵極誘導(dǎo)噪聲和柵極電阻噪聲三種高頻噪聲源建立了完整的MOSFET器件高頻噪聲代數(shù)解析模型，對(duì)深亞微米 MOSFET的噪聲性能進(jìn)行較為全面地評(píng)估，并驗(yàn)證了溝道熱噪聲是MOSFET的主要

4、高頻噪聲源。
　　研究CMOS振蕩器相位噪聲模型。線性時(shí)不變分析、線性時(shí)變分析和非線性分析三種方法是研究振蕩器相位噪聲理論的主要途徑。由于線性時(shí)變分析方法在預(yù)測(cè) CMOS振蕩器相位噪聲的準(zhǔn)確度和易用性這兩個(gè)方面作了很好地折衷，因此將首先被用作建立CMOS振蕩器相位噪聲模型的方法；然后將提出的深亞微米 MOSFET熱噪聲模型引入 CMOS振蕩器相位噪聲模型，進(jìn)一步提高CMOS振蕩器相位噪聲模型的精確度；最后通過對(duì)脈沖敏感函數(shù)進(jìn)行合理

5、地簡(jiǎn)化，進(jìn)而為CMOS振蕩器設(shè)計(jì)者提供了方便使用的振蕩器相位噪聲模型。
　　研究CMOS振蕩器噪聲優(yōu)化技術(shù)。本質(zhì)上來說，CMOS振蕩器內(nèi)在的相位噪聲主要來源于電阻和MOSFET的噪聲，并經(jīng)過調(diào)制作用轉(zhuǎn)化成為CMOS振蕩器的相位噪聲。因此，從電阻和深亞微米 MOSFET器件噪聲分析以及CMOS振蕩器相位噪聲分析兩方面入手，全面地分析CMOS振蕩器的相位噪聲機(jī)理，并且提出了 CMOS振蕩器噪聲優(yōu)化方法，為促進(jìn) CMOS振蕩器噪聲性能奠