GPS/BD接收机中电感电容压控振荡器设计

采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一款宽调谐、低相位噪声、低功耗的电感电容压控振荡器(voltage controlled oscillar,VCO),用于接收北斗卫星导航系统的B1,B2频段信号和全球定位系统(global positioning system,GPS)的L1频段信号的射频接收机中。振荡器中采用了开关固定电容阵列和开关MOS管可变电容阵列,有效地解决了宽频率调谐范围和低相位噪声之间不可兼顾的问题,另外,采用了可变尾电流源的结构,使得振荡器在整个可调频率范围内输出电压的幅度变化不大。利用Cadence软件中Spectre对电路进行仿真。结果表明,振荡器频率调谐在2.958—3.418 GHz和2.318—2.552 GHz这2个频段内,在1.8 V的供电电源电压下,功耗仅为3.06—3.78m W。当振荡器工作在3.2 GHz和2.4 GHz的中心频率时,其在1 MHz频偏处的单边相位噪声分别为-118 d Bc/Hz和-121 d Bc/Hz。

一种1.84GHz低噪声电容电感压控振荡器

研究在不影响功耗特性的情况下,改善电感电容压控振荡器(LCVCO)相位噪声特性的方法.在传统LCVCO结构基础上,增加PMOS尾电流源,并采用LC回路滤除二次谐波;使用开关电容阵列进行多带调谐,减小压控振荡器(VCO)增益,即控制电压对输出的扰动.基于Chartered 0.18μm RF CMOS工艺设计流片,测试结果表明,1.84 GHzLCVCO的功耗为16.6 mW,在100 kHz和1 MHz频偏处相位噪声分别为-105 dB/Hz和-123 dB/Hz.

一种采用开关阶跃电容的压控振荡器(下):电路设计和实现

为了验证阶跃可变电容压控振荡器调谐特性理论分析的正确性,提出了一种采用开关阶跃电容的新型压控振荡器电路,该压控振荡器电路采用0·25μm1P5MCMOS工艺实现.一种新型开关阶跃电容实现了频率调谐功能,该电容的调谐电容是传统反型MOS管可变电容的146%.在1/f3区域,差分调谐振荡器的相位噪声比单端调谐振荡器低7dB.在载波频率偏差10kHz,100kHz和1MHz处测得差分调谐时的相位噪声分别是-83,-107和-130dBc/Hz,功耗为8·6mW.

一种采用开关阶跃电容的压控振荡器(上):调谐特性的理论分析

针对采用阶跃可变电容的电感电容压控振荡器电路,本文提出了一种振荡器调谐特性的时域分析方法———周期计算技术.通过对电感电容谐振回路中电感的IV曲线分析,详细地阐述了阶跃可变电容能够实现线性压控的物理机理和本质.对差分调谐电感电容压控振荡器的调谐特性也进行了详细的分析.SPICE电路仿真验证了调谐特性理论分析的正确性.

一种带有开关电流源的低相噪压控振荡器

提出一种带有开关电流源的电感电容压控振荡器(LC VCO)。该技术通过反馈电容将电感电容压控振荡器的输出耦合到电流源,形成了电流源的开关特性,从而减小了电感电容压控振荡器的相位噪声。提出的电感电容压控振荡器采用华虹NEC的0.18μm SiGe BiCMOS工艺,工作频率为5.7 GHz,相位噪声为-113.0 dBc/Hz@1MHz,功耗为2.3 mA。在其他性能相同的情况下,提出的电感电容压控振荡器的振荡频率比典型的电感电容压控振荡器的相位噪声小4.5 dB。

一种带有隔离技术的高频压控振荡器

提出一种带有谐振电路隔离技术的电感电容压控振荡器。该技术通过两个三极管将谐振电路和其它电路隔离,减少了谐振电路中等效电容的大小,进而增加了电感电容压控振荡器的振荡频率。提出的电感电容压控振荡器采用华虹NEC的0.18μm SiGe BiCMOS工艺,振荡频率达到12.35GHz。在其它性能相同的情况下,提出的电感电容压控振荡器的振荡频率比典型的电感电容压控振荡器的振荡频率高出20%以上。

基于CMOS工艺的低相位噪声LC压控振荡器

介绍了一种用于锁相环型频率合成器的单片集成LC压控振荡器。该压控振荡器在传统的电路结构基础上进行了改进，在保证调谐范围的前提下，有效地降低了相位噪声。压控振荡器使用了片上集成螺旋电感，采用中芯国际（SMIC）0．35μm 1P6M混合信号CMOS工艺。测试结果表明，该压控振荡器的可调频率为303．55GHz，在3．55GHz中心频率附近的相位噪声达到-128dBe／Hz（600kHz），整个压控振荡器的工作电压为3．3V，工作电流为13mA。

Ku波段0.18μm CMOS压控振荡器电路设计

在TSMC 0.18μm RF CMOS工艺下设计了一个Ku波段电感电容压控振荡器,该电路采用NMOS交叉耦合型,结合滤波技术降低相位噪声,并利用开关电容阵列为其扩频,使电路获得卓越的性能。后仿真结果表明,该电路实现了10 GHz^14 GHz的宽调频,在整个频带内其相位噪声低于-112 dBc/Hz在1 MHz的偏移处;在1.8 V的电压下,核心电路工作电流为5 mA。

应用于DAB系统Ⅲ波段的LC压控振荡器设计研究

在通信领域中,频率合成器扮演着越来越重要的角色,它可以为不同标准的无线收发机提供可编程低噪声的稳定本振信号,其性能可决定整个无线收发系统的性能,而在频率合成器中,又以VCO的设计为重中之重。本文即是对应用于数字音频广播接收机系统Ⅲ波段的电感电容压控振荡器设计的研究。本文设计了一种应用于Ⅲ波段的正交差分输出压控振荡器。电路后仿真结果显示,核心电路电流为5.2mA,在调谐电压范围为0.3~1.5V条件下,输出振荡频率范围可达到323.2~514.2MHz,完全覆盖Ⅲ波段所需要的频率范围;同时,最差条件下的相位噪声为-121dBc/Hz@1MHz,满足设计指标。

用于微波通信的2.4 GHz压控振荡器优化设计

该文提出了一种频率为2.4 GHz的低功耗低相位噪声的改进型电容电感型压控振荡器(LC-VCO)。采用有源金属氧化物半导体(MOS)晶体管取代电阻和电容以优化电路结构,有效减小版图面积和功耗,同时抑制无源器件引起电路精度的恶化,提升VCO综合性能。基于TSMC 65 nm/1.8 V CMOS工艺进行电路设计和仿真,结合理论建模和小信号等效电路分析,调试关键MOS器件参数。结果表明,改进后的VCO的调谐范围从2.365~2.506 GHz,调谐带宽为141 MHz,-127.272 dBc/Hz@1 MHz的相位噪声,1.8 V电源电压下功耗低至1.323 mW,综合优值高达-193.84 dBc·Hz-1,优于多数同频段同类型的压控振荡器。

一种带有升压电路的0.5V 3GHz低功耗LC VCO设计

采用标准的0.13μm CMOS工艺实现了0.5V电源电压,3GHz LC压控振荡器。为了适应低电压工作,并实现低相位噪声,该压控振荡器采用了NMOS差分对的电压偏置振荡器结构,去除尾电流,以尾电感代替,采用感性压控端,增加升压电路结构使变容管的一端升压,这样控制电压变化范围得到扩展。测试结果显示,当电源电压为0.5V,振荡频率为3.126GHz时,在相位噪声为-113.83dBc/Hz@1MHz,调谐范围为12%,核心电路功耗仅1.765mW,该振荡器的归一化品质因数可达-186.2dB,芯片面积为0.96mm×0.9mm。

宽带低相噪CMOS LC VCO的设计

设计了一款宽带CMOSLCVCO,在分析VCO相位噪声来源的基础上,对VCO进行了结构优化和噪声滤除,并采用了开关电容阵列以增加带宽。电路采用0.18μmCMOS射频工艺进行流片验证,芯片面积为0.4mm×1mm。测试结果显示:芯片的工作频率为3.34～4.17GHz,中心频率为4.02GHz时输出功率是-9.11dBm,相位噪声为-120dBc/Hz@1MHz,在1.8V工作电压下的功耗为10mW。

CMOS LC VCO中交叉耦合MOS管的结构和特点

在近年来的文献报道中,CMOS LC VCO中交叉耦合MOS管的电路结构变化多端。在不同的设计中,MOS管的类型、数目和连接方式有很多不同的结构。从其基本结构出发总结这些结构,就不同结构MOS管电路对振荡器性能做了简要分析。着重介绍了近年来在理论认识,低电压、低相位噪声和宽频率覆盖设计方面所做的努力。

3.7GHz宽带CMOS LC VCO的设计

设计了一款3.7 GHz宽带CMOS电感电容压控振荡器。采用了电容开关的技术以补偿工艺、温度和电源电压的变化,并对片上电感和射频开关进行优化设计以得到最大的Q值。电路采用和舰0.18μm CMOS混合信号制造工艺,芯片面积为0.4 mm×1 mm。测试结果显示,芯片的工作频率为3.4~4 GHz,根据输出频谱得到的相位噪声为-100 dBc/Hz@1 MHz,在1.8 V工作电压下的功耗为10 mW。测试结果表明,该VCO有较大的工作频率范围和较低的相位噪声性能,可以用于锁相环和频率合成器。

一种用于GPS波段的低相噪VCO设计

设计了一种工作频率为1.8 GHz的低相噪频率可调的LC压控振荡器电路。该压控振荡器采用AMOS管作为变容二极管,提高了频率的调谐范围。为了降低电路的相位噪声,设计中采用了PMOS顶部偏置电路代替底部的NMOS偏置电路,并在电路中串联了一个大电容以滤除电路中的高频噪声。仿真测试结果表明,该电路在1 MHz频偏时其相位噪声为-116.5 dBc/Hz。

低功耗宽带CMOS LC-VCO设计

基于电容调谐无尾电流源互补-Gm VCO，提出了一种新的宽带VCO功耗优化的方法。通过改变四个累积型可变电容（AMOS）的偏置电压实现对电容调谐曲线补偿，使频率调谐曲线在整个控制电压范围内接近线性化，从而实现宽的频率调谐范围。采用标准0．18／μm 1P6MRFCMOS工艺设计了一款3～3．6GHz频率范围LC-VCO。测试结果表明，整个VCO包含输出缓冲在内，面积为0．45mm^2，工作在1．5V电源下，电流为1．8mA，输出相位噪声在200kHz偏移处为-93dBc／Hz。

自调谐VCO频段选择技术比较与设计

系统分析了自凋谐的必要性和各种具有频段选择功能的LC VCO(电感电容压控振荡器)的特点, 设计了一种可以应用于自调谐的LC VCO结构。该压控振荡器用5层金属O.25 μm的标准CMOS工艺制造完成,测试结果表明,该压控振荡器在电源电压为2.7V时的功耗约为14mW,它具有约180MHz的调谐范围,在振荡中心频率为1.52GHz时的单边带相位噪声为-110dBc/Hz@1MHz。

应用于WSN的0.5V 4.8GHz CMOS LC VCO设计

为设计一个可应用于无线传感网的0.5V4.8GHz CMOS LC压控振荡器,采用传统差分负阻结构的电感电容VCO核心电路,添加开关电容阵列增大VCO的调谐范围,利用升压电路和反相器的组合提高控制信号产生电路的性能,通过调节负阻管的宽长比等方法来优化VCO的相位噪声性能,保证VCO能在0.5V的低供电电压下稳定工作,相位噪声达到-119.3dBc/Hz@1MHz,VCO的频率调谐范围为4.3～5.3GHz,相位噪声小于-115dBc/Hz@1 MHz,最低可达-121.2dBc/Hz@1 MHz,核心电路电流约为2.6mA,满足无线传感网的应用要求。

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。

单片CMOS UHF RFID阅读器中低噪声LC VCO的设计

设计了一种应用于单片CMOS超高频射频识别阅读器中的低功耗、低相位噪声LC VCO。根据超高频射频识别阅读器的系统架构和协议要求,对本振相位噪声要求做出详细讨论;采用LC滤波器和低压差调压器分别对尾电流源噪声和电源噪声进行抑制,提高了VCO相位噪声性能。电路采用IBM 0.18μm RF CMOS工艺实现,电源电压3.3 V时,偏置电流为4.5 mA,中心频率为1.8 GHz,在频偏1 MHz处,相位噪声为-136.25 dBc/Hz,调谐范围为30%。