新型CMOS正交压控振荡器设计

通过对两个相同的LC振荡器进行交差耦合,用耦合系数来控制输出频率,设计了一种新型精准正交正弦波压控振荡器.由于其频率调节方式不再依赖于变容管,大大增加了输出频率的调节范围.基于TSMC18rf工艺库,采用Cadence的Spectre工具对电路进行仿真.在VDD=1.8V下,频率覆盖了1.78GHz到4.03GHz,可调控范围约为77%,1MHz处相位噪声约为-104dB/Hz.

基于自偏置尾电流整形的宽带正交压控振荡器设计

提出了一种基于自偏置尾电流整形的宽带正交压控振荡器(Q-VCO)结构,其输出信号的交流成分和负峰值通过电容和峰值检测器叠加反馈到尾管的栅极作为偏置电压,用来抑制尾电流的噪声和稳定LC-tank的幅度,达到优化相位噪声的目的。在TSMC0.18μm CMOS工艺中,利用该结构设计频率覆盖率为66%,调谐范围为1.55GHz到3.1 GHz的宽带Q-VCO电路时,基于SpectreRF的模拟结果表明:当谐振频率从1.55GHz跳变到3.1 GHz时,最大的幅度改变仅为330mV;在3.1 GHz载波处,1 MHz频偏处的相位噪声为-126.4dBc/Hz,较没有幅度控制改进了2.4dB,且整个调谐频段范围内FoM约为-184。

正交相位输出压控振荡器的低相位噪声优化设计

分析了负阻结构 LC 压控振荡器各组成部分对相位噪声的贡献途径及优化方法;介绍了利用两独立 VCO 核心输出正交相位信号的原理及其相位噪声优化方法;利用所得结论设计出工作于 ISM波段2.4GHz 的 QVCO,相位噪声在100kHz、1MHz 和3MHz 频偏处分别达到-103.3、-121.1和-125.9dBc/Hz,仅消耗功率3.8 mW;所设计电路利用 HJTC0.18μm工艺制造,占用芯片面积0.75mm×1mm。

低功耗低噪声正交压控振荡器设计

设计了一种用于WLAN 802.11 n收发机频率合成器的新颖低功耗、低相位噪声正交输出LC电压控制振荡器(QVCO)。电路设计中使用了Cadence IC5.033和ADS2004软件以及TSMC0.18μm CMOS工艺模型库,电路依靠并联的耦合支路相互作用使两个独立压控振荡器输出相位成正交,采用PMOS并联耦合支路和开关控制偏置两种新技术降低了VCO的相位噪声,其仿真结果为1 MHz频偏处-128.6 dBc/Hz和10 kHz频偏处-84 dBc/Hz。采用数字电容阵列提高了QVCO的频率调谐范围,QVCO的频率范围仿真结果为3.1 GHz^4.1 GHz。QVCO的电源电压为1.8 V,功耗17 mW。实现了低功耗正交输出压控振荡器,同时通过新颖的电路设计技术改善了相位噪声,改变了正交输出LC压控振荡器高噪声的传统观念,为今后在正交输出LC压控振荡器的设计提供了一些参考。

超低电压正交压控振荡器设计

提出一种新的低压正交压控振荡器（QVCO）结构，该结构由两个完全相同的低压压控振荡器经过背栅耦合方式实现．背栅耦合方式使压控振荡器实现正交的输出时钟并且降低了功耗和输出相位噪声．该设计中的QVCO电路采用中芯国际0．13μm1P8M标准CMOS工艺，可以工作在0．35V的电源电压下，总的功耗为1．75mw，输出时钟频率为5．34GHz，偏离主频1MHz处的相位噪声为-110．5dBc／Hz，对应该相位噪声的FOM（Figure-Of-Merit）为-187．48dBc／Hz，频率调谐范围为4．92～5．34GHz．该QVCO可以在更低的电源电压下实现低的相位噪声，且拥有较高的FOM值．

UHF RFID中低噪声正交压控振荡器设计

采用标准0.18μm RF CMOS工艺,设计了一种低相位噪声正交压控振荡器(QVCO)电路。该QVCO电路采用了两种新技术:分裂转换偏置与电容耦合技术。该电路不仅获得较好的相位噪声,还具有良好的相位误差。仿真结果表明,1.8V电压下,电路功耗为10.28mW。实现了848.1MHz^1.048GHz的调谐范围,输出频率为920MHz时,在频偏1MHz处,相位噪声为-127.5dBc/Hz,相位误差最小可达到0.01°。

一种低相位噪声的正交电感电容压控振荡器的设计

在相同的功耗下,串联耦合正交电感电容压控振荡器相位噪声性能优于并联耦合电感电容压控振荡器。但是在传统的串联耦合正交电感电容压控振荡器中,LC谐振腔中存在45°的相位偏移使得其相位噪声被恶化。因此提出一种交流偏置的串联耦合正交电感电容压控振荡器。该振荡器中的LC谐振腔的相移接近0°,并且耦合MOS管的低频噪声上变频的相位噪声部分受到抑制。所以该交流偏置的串联耦合正交电感电容压控振荡器可以获得较好的相位噪声性能。所提出的正交电感电容压控振荡器在TSMC 180 nm CMOS工艺下设计完成。其输出频率调谐范围为2.34 GHz^2.60 GHz,电源电压为1.8 V,功耗约为11.2 mW。输出频率为2.58 GHz时,3 MHz频偏处的相位噪声为-140.1 dBc/Hz,相较于传统串联耦合正交振荡器优化了6.4 dB。该振荡器的品质因子为188.3 dBc/Hz,平均相位误差为0.05°。

一种新型的超低功耗正交压控振荡器的研究与设计

正交压控振荡器广泛应用于无线收发机中,为其提供本振信号源。功耗和相位噪声是振荡器的两项非常重要的指标,功耗的高低直接影响设备的使用时间,而相位噪声决定了信号源的纯度。设计了一种由PMOS管构成的超低功耗压控振荡器。与传统正交振荡器相比,通过电容反馈和衬底偏置技术,所设计的电路具有超低功耗、低相位噪声及高输出摆幅等特点。在Cadence IC 5141软件中仿真,仿真结果显示在0.46 V电源电压下,功耗仅仅0.842 m W,工作频率为2.4 GHz时,其相位噪声是118.6 d Bc/Hz@1-MHz。

一种高频二级交叉耦合压控振荡器

采用等效为电感特性的负载和交叉耦合结构两种电路技术设计了一种高工作频率、低相位噪声的二级环形振荡器(two-stage VCO).因为是偶数级的环路级数,振荡器可输出两路相差90°的正交输出时钟.采用TSMC0.25μm CMOS工艺参数,用Cadence的spectre软件进行仿真,在2.5V电压下,工作频率为5GHz时,偏离主频1MHz处相位噪声为-87dBc/Hz.功耗:16.7mW.

基于正交试验的钻井用水力振荡器结构性能参数设计

水力振荡器用于解决井下摩阻过大所造成的钻进缓慢、卡钻等问题。在螺杆马达已定情况下,振荡器的性能主要取决于动、定阀孔尺寸,及动阀孔偏心距的选取。结构参数选择不合适,如振荡力过小,不能解决由于摩阻过大造成的问题,影响钻井速度,延缓钻井完成时间;如振荡力过大,则会影响其他井下工具正常工作,严重时会造成安全事故。利用Fluent滑移网格及UDF模拟阀组流道在实际工况下的运动状态,计算产生振荡力的压降,并结合试验数据验证了其正确性。为得到不同结构性能参数下的压降数值,对动、定阀孔尺寸及动阀孔偏心距进行正交试验设计,筛选出压降均值为2~4.5 MPa区间的结构参数组合。该研究结果对水力振荡器的设计有重要指导意义。

一种宽带正交振荡器中子频带的精确设计方法

设计了一个应用于3.5 GHz频段锁相环的低电压宽带正交压控振荡器。通过对开关电容阵列进行功能划分和优化设计,从而精确地将锁相环的频道点逐一映射到了振荡器的子频带中,进而消除了频道切换时子频带的选择过程时间。该芯片采用0.18μm CMOS工艺实现,测试结果表明：振荡器的频率覆盖范围从3.04~3.58 GHz,并且所有的子频带均一一准确地覆盖了目标频道点;调谐增益从86 MHz/V变化至132 MHz/V,其平均值仅比设计值高6%;最高子频带的中心频率为3.538 GHz,其偏离载波1 MHz处的相位噪声为-121.6 dBc/Hz;在1.2 V电源电压下,振荡器核心的功耗约为14 mW。

微流控芯片微沟道的超声压印制作

作为一种新型聚合物微结构成形方法,超声波压印具有成形速度快和基片整体变形小的特点,但是微结构在较大面积成形时存在均匀性较差的问题.本文面向微流控芯片中微沟道的超声波压印成形,通过设计正交实验和有限元仿真研究的方法,分析了超声压印工艺参数对微流控芯片成形质量和均匀性的影响原因及规律.结果表明,可以通过优化超声波压印压力、振幅和超声波作用时间提高压印均匀性,其中超声波压印压力对成形精度和均匀性的影响最大.采用优化后的工艺参数进行实验,在48 mm×32 mm面积的PMMA微流控芯片基片上成形了微沟道,微沟道的复制精度优于95.6%,片上3点的均匀性为98.0%.

超宽带无线收发机中的正交LC VCO设计

基于SMIC0.18μm CMOS工艺设计了一种可应用于MB-OFDM UWB无线收发机的宽带正交压控振荡器（QV-CO,Quadrature VCO）。在研究VCO的相位噪声理论的基础上,采用了优化噪声的电路结构。此外,鉴于片上螺旋电感在VCO设计中的重要性,采用了一种快速选取工艺库螺旋电感的方法。仿真结果显示,QVCO的频率调谐范围为3.4-4.5GHz,在1MHz频率偏移处,相位噪声小于-119.6dBc/Hz。在1.8V电源电压下,电路总功耗为27mW。

2.645GHz正交本振产生电路

介绍了一个基于0．25μmCMOS工艺的2．645GHz正交本振产生电路。该电路由LC-压控振荡器，高频缓冲放大器和二阶无源多相滤波器组成。差分高频缓冲放大器采用电流复用技术降低功耗；同时，这种电路结构只需一组LC谐振网络作负载，可以大大减小芯片面积。为了提高正交信号的匹配精度，提出一种新的二阶无源多相滤波器的版图布局；这种布局实现了器件之间的精确匹配，减小了寄生电容和电阻。测试结果显示，VCO振荡范围为2．46～2．78GHz；在输出频率为2．645GHz时的相位噪声为-120dBc／Hz@1MHz；当二阶无源多相滤波器的输出幅度为0．86dBm时，高频放大器消耗的电流仅为5mA。测试得到I／Q四路的最大幅度失配为1．1％，后仿真的相位误差为0．6°。

优化耦合方式的低相位噪声宽带正交压控振荡器设计

本文对传统正交压控振荡器(QVCO)耦合方式进行了改进,提出了在耦合管的源端引入相移网络的方法,从而改善了QVCO电路的相位噪声性能以及减小输出相位失配,并依此设计了一个低相位噪声,输出相位关系稳定的宽带正交压控振荡器.QVCO电路采用TSMC 0.13 μm CMOS工艺进行设计,输出频率范围为3.4～5.48 GHz,即调谐范围达46.8%.测试表明,输出频率4.2 GHz时在频偏1 MHz处,相位噪声为-120 dBc/Hz.在整个输出频率范围内电路FOM值介于179.5～185.2 dB,电路功耗为7.68～18mW.

高性能超低功耗的4.224GHz正交LC VCO

采用Jazz 0．18 μmRF CMOS工艺设计并实现应用于MB-OFDM超宽带频率综合器的4．224GHz电感电容正交压控振荡器。通过解析的方法给出了电感电容正交压控振荡器的模型，并推导出简洁的公式解释了相位噪声性能与耦合因子的关系。测试结果显示，核心电路在1．5V电源电压下，消耗6mA电流，频率调谐范围为3．566-4．712GHz；在主频频偏1MHz处的相位噪声为-119．99dBc／Hz，对应的相位噪声的FoM（Figure-of-Merit）为183dB；I、Q两路信号等效的相位误差为2．13°。

致密气层控水压裂用纳米乳液的制备及性能评价

以氨基聚硅氧烷与绿色表面活性剂脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)为主要原料,应用正交设计实验优化得到致密气井压裂控水用纳米乳液形成的最佳条件。分析纳米乳液中液滴尺寸分布与致密岩心孔喉的匹配性,考察纳米液滴吸附后对致密岩心表面微观结构与界面性质的影响,评价纳米乳液的耐冲刷与控水性能。结果表明:为形成良好的纳米乳液,应调节氨基聚硅氧烷与水质量比为1∶2,乳化剂MES、正丁醇、氯化钾加量分别为氨基聚硅氧烷质量的40.0%、20.0%、5.0%,乙酸调节p H至6.5;纳米乳液中液滴中值粒径平均为28.5 nm,与致密岩心孔喉尺度匹配良好;随着纳米乳液质量分数的增加,岩心孔隙表面从尖锐的沟槽形貌逐渐转变为均匀、平滑的峰谷结构,润湿性也呈现强疏水性质;纳米乳液耐冲刷性能良好,0.5%的纳米乳液能降低水相相对渗透率超过60%,而对气相渗透率影响较小,说明纳米液滴借助氨基、硅氧键与硅氢键等极性基团通过物理化学吸附作用牢固附着在岩石表面,而分子链中疏水基团硅甲基改变了岩石表面润湿性质,对气/水在致密孔隙裂缝中的渗流产生了较大影响。

基于衬底注入技术的交叉耦合式QVCO设计

提出了一种基于衬底注入技术的正交压控振荡器(QVCO)。此QVCO的实现是基于两个电感电容压控振荡器的耦合作用,并没有任何额外的耦合器件。在相位噪声、正交相位误差、调谐范围以及功耗方面,对所提出的QVCO与传统的QVCO进行了比较。仿真表明:该QVCO在4.1 GHz处取得了0.62°的正交相位误差,采用标准的0.13μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺对该QVCO进行流片实现,芯片面积为0.51 mm×0.87 mm。测试结果表明:在3.95 GHz处的相位误差为-118.5 d Bc/Hz@1MHz,在0.5 V电源电压供电下,消耗的功耗为0.41 m W,适用于低功耗需求场合。

一种2.4/3.2GHz正交锁相环的设计与实现

基于SMIC 65nm CMOS工艺,设计并实现了一款中心频率为2.4/3.2GHz的正交锁相环。该设计针对电源噪声,压控振荡器噪声等诸多问题进行了性能优化。经充分的仿真验证,锁相环的输出频率覆盖范围为2.14-3.97G Hz,正交VCO在1M Hz处的相位噪声为-106d B c,正交时钟相位误差仅0.5度,1.2V电压供压下功耗为20m W。

模拟相乘器在正交压控振荡器中应用

本文提供了用模拟相乘器与运算放大器相配合组成的压控振荡器电路，可以产生一对相 移为９０°的正弦和余弦的正交信号，其振荡频率和幅度均可直接通过改变外加电压在一个很宽 范围内连续可调，且具有线性好，频率漂移小等优点．本电路实验结果与理论分析相符．