低相噪寬帶CMOS集成電感電容壓控振蕩器的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、近幾年無(wú)線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展推動(dòng)了低成本、低功耗CMOS無(wú)線收發(fā)機(jī)的研究與開發(fā)。同時(shí)CMOS工藝的不斷進(jìn)步，使得無(wú)線收發(fā)機(jī)系統(tǒng)中大部分單元電路，如低噪聲放大器、混頻器以及中頻濾波器等都能夠片上實(shí)現(xiàn)。無(wú)源器件——特別是片上電感和可變電容的品質(zhì)的提高使得本機(jī)振蕩器的單片集成也成為了可能。 本論文系統(tǒng)論述了電感電容壓控振蕩器的理論和實(shí)現(xiàn)，并且深入淺出的研究了壓控振蕩器設(shè)計(jì)中的許多關(guān)鍵技術(shù)。論文首先介紹了壓控振蕩器的一般原理，對(duì)基于反饋

2、系統(tǒng)和基于負(fù)阻能量補(bǔ)償?shù)膬煞N振蕩器分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。LC諧振回路是片上電感電容壓控振蕩器的最重要組成部分，我們重點(diǎn)就諧振回路中無(wú)源器件的片上實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了討論，包括片上電感與可變電容的實(shí)現(xiàn)，并著重介紹片上平面螺旋電感的性能特點(diǎn)。相位噪聲是振蕩器設(shè)計(jì)中最為重要的性能指標(biāo)之一，論文中我們系統(tǒng)總結(jié)了兩種常用相位噪聲模型：線性時(shí)不變模型及其Lesson改進(jìn)模型與相位線性時(shí)變模型，為低噪聲壓控振蕩器的設(shè)計(jì)優(yōu)化奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。相對(duì)于窄帶VC

3、O，超寬帶VCO設(shè)計(jì)更加困難，這主要體現(xiàn)振蕩頻率的變化會(huì)給VCO性能帶來(lái)一些不利影響，甚至可能導(dǎo)致不能正常工作。因此，我們還探討了超寬帶壓控振蕩器設(shè)計(jì)過(guò)程中的兩個(gè)比較關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮：首先介紹起振條件的頻率相關(guān)特性，然后介紹振蕩幅度的頻率相關(guān)特性。隨后，我們馬上給出了一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，采用互補(bǔ)型交叉耦合全差分LC VCO作為核心電路，通過(guò)二進(jìn)制MIM電容陣列和MOS可變電容分別對(duì)頻率進(jìn)行粗調(diào)和細(xì)調(diào)，在TSMC 0.18 RF CMOS工藝下