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.

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TSMC40 nmCMOS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与可调电容相结合,获得8条工作于不同频率的子频段,通过选择合理的电容,使8个子频段首尾重叠,从而获得一段连续的振荡频率.与传统结构相比,改进型开关电容阵列添加了两个上拉电阻和一个输入端反相器,既能获得更宽的调谐范围,又可以抑制电源噪声,从而优化相位噪声.通过大滤波电容与尾电流MOS管并联构成低通滤波器,滤除共模点处的高频分量,抑制偶次谐波噪声,同时使输出波形更加对称,仿真结果表明,添加大滤波电容后相位噪声降低了3.02 dB.在满足电路要求的情况下,选择Q值更高的电感和电容提高谐振电路的品质因数,从而降低功耗.版图采用抽头电感,减少电感的使用个数,节省版图面积,降低成本.测试结果表明,在0.9 V电源电压下,压控振荡器的频率调谐范围为2.65~3.84 GHz,中心频率为3.24 GHz,在1 MHz频率偏移处的相位噪声为-109.71 dBc/Hz,功耗为10.81 m W,芯片核心面积仅为0.13 mm~2.