一种具有自动幅值控制的C类LC压控振荡器电路设计

由于芯片制造和应用过程中存在工艺、电压和温度(Process Voltage Temperature,PVT)的变化导致的射频LC压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator,VCO)设计中的鲁棒性问题,提出了一种具有自动幅值控制环路(Automatic Amplitude Control,AAC)的C类LC压控振荡器(Class-C LC VCO)电路。仿真结果表明,所提出的电路设计能确保振荡器单端振幅峰峰值在任意PVT变化下,大于设定下限,且振幅峰峰值大于600 mV时,C类LC压控振荡器于工作频率频偏100 kHz处最小优值(FoM)为182 d Bc/Hz。

一种低噪声C类LC压控振荡器的设计

为了改善压控振荡器相位噪声,基于40 nm CMOS工艺,设计一种低噪声C类LC压控振荡器。交叉耦合NMOS对管通过电流镜偏置作为电路的电流源,并采用共模反馈偏置电路使交叉耦合PMOS对管工作在饱和区,保证LC压控振荡器实现C类振荡。通过差分可变电容的设计,压控振荡器的增益减小,压控振荡器的相位噪声得到改善。设计了4组开关电容进行调节,增大压控振荡器的调谐范围。仿真结果表明,处于1.2 V的电压下,压控振荡器振荡频率范围在4.14~5.7 GHz,频率调谐范围变化率达到31.2%,相位噪声为-112.8 dBc/Hz。

电感电容压控振荡器调谐曲线的时域分析

本文提出了一种基于周期计算技术的压控振荡器频率-电压调谐曲线的分析方法.在传统的谐波平衡近似方法中,通过大信号非线性分析方法可以计算出一个周期内可变电容的有效电容值.然而通过有效电容推导的调谐曲线并不准确,况且如果高阶谐波分量不可以忽略的话,谐波平衡近似分析方法将会变得很复杂.本文提出的周期计算方法所得到的振荡调谐曲线比传统谐波平衡近似分析方法更加精确.在0.35μm2P4MCMOS工艺上实现的电感电容压控振荡器的实验测试证明了该理论分析的正确性.

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.

一种低调谐增益变化的宽带电感电容压控振荡器

设计了一个应用于数字电视调谐器的宽带电感电容压控振荡器.该振荡器包含了一个开关可变电容阵列,用以抑制调谐增益的变化.整个电路采用0.18μm CMOS工艺实现.测试结果表明:压控振荡器的频率范围从1.17GHz至2.03GHz(53.8%);调谐增益从69MHz/V变化至93MHz/V,其变化幅度与最大值相比为25.8%;最差相位噪声为-126dBc/Hz@1MHz;在1.5V电源电压下,压控振荡器的功耗约为9mW.

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。

低调谐增益变化的10 GHz电感电容式压控振荡器设计

基于0.18μm CMOS工艺,设计了一种应用于无线通信和雷达系统的低变化调谐增益的电感电容式压控振荡器。该电路包括分布式偏置可变电容阵列和开关电容阵列,合理选择偏置电压扩展电容-电压曲线覆盖范围,在整个调谐电压范围内,可有效降低调谐增益。三位开关电容阵列将整个可调频率范围分为8个子频带,通过控制可变电容实现子频带内频率的调谐范围。同时采用开关可变电容阵列,有效抑制了电感电容式压控振荡器调谐增益的变化。基于1P6M 0.18μm工艺模型的后仿真结果显示该10 GHz压控振荡器调谐增益变化率表现优异,低至21.5%,调谐频率范围为9.13~11.15 GHz,同时该压控振荡器能够实现较低的直流功耗9 mW(1.8 V电源电压),相位噪声在10 GHz时为-105 dBc/Hz@1 MHz。

一种低相位噪声LC压控振荡器的设计与实现

基于TSMC 0.35μm CMOS工艺,设计并实现了一种用于锁相环(PLL)频率合成器中的低相位噪声LC压控振荡器.这种压控振荡器采用互补交叉耦合差分结构,利用开关电容阵列技术增大频率调谐范围,并结合大滤波电容、二次谐波谐振滤波网络、开关电容阵列和偏置滤波网络来降低相位噪声.采用TSMC 0.35μm CMOS工艺完成前仿真、版图设计与后仿真,芯片面积为1 285.3μm×1 162.7μm.流片测试结果显示,LC压控振荡器的频率调谐范围为1.558～2.065 GHz,调谐范围高达28%,中心频率处的相位噪声为-133.3 dBc/Hz@1 MHz,综合性能指数为-183.3 dBc/Hz.由此表明,所设计的压控振荡器具有比较优异的综合性能.

低相位噪声、宽调谐范围LC压控振荡器设计

基于开关电容和MOS可变电容相结合的电路结构，设计了一种分段线性压控振荡器，很好地解决了相位噪声与调谐范围之间的矛盾。另外，在尾电流源处加入电感电容滤波，进一步降低相位噪声。采用TSMC0．18μmCMOS工艺，利用Cadence中的SpectreRF对电路进行仿真，当电源电压VDD=1．8V时，其中心频率为1．8GHz，可调频率为1．430-2．134GHz，调谐范围达到37％，在偏离中心频率1MHz处，相位噪声为-131dBc／Hz，静态工作电流为5．2mA。

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.

基于MOS电容的压控振荡器设计

传统的环形压控振荡器通常是利用控制电阻的方式来达到压控振荡的效果。文章利用容性耦合电流放大器作为压控振荡器的基本反馈单元,并在输出端增加MOS电容来控制振荡频率;分析了利用饱和区的MOS电容特性来实现压控的方法,并采用Smartspice软件和0.6μm CMOS工艺参数对该压控振荡器进行了模拟;结果表明,这种方法对电路的静态工作点影响很小,输出交流波形的频率稳定度高,有良好的线性调谐特性,达到了预期的效果。

4.2GHz 1.8V CMOS LC压控振荡器

基于Hajimiri提出的VCO相位噪声模型,分析了差分LC VCO电路参数对于相位噪声的影响。根据前面的分析,详细介绍了LC VCO电路的设计方法:包括高Q值片上电感的设计、变容MOS管的设计以及尾电流的选取。采用SMIC 0.18μm 1P6 M、n阱、混合信号CMOS工艺设计了一款4.2GHz 1.8V LC VCO。测试结果表明:当输出频率为4.239GHz时,频偏1MHz处的相位噪声为-101dBc/Hz,频率调节范围为240MHz。

一种面向IEEE 802.11ac标准的5 GHz LC压控振荡器

基于TSMC RF 0.18μm CMOS工艺,设计了一种可应用于IEEE 802.11ac标准的5GHz宽带LC压控振荡器。该振荡器采用了NMOS交叉耦合结构,同时采用了5位开关电容阵列以扩展调谐范围。开关电容阵列使压控振荡器的增益KVCO保持在一个较小的值,有效地降低了压控振荡器的相位噪声。后仿真结果表明,该压控振荡器在1.8V电源电压下,功耗为9mW,频率调谐范围为4.52-5.56GHz,在偏离中心频率1 MHz处仿真得到的相位噪声为-124dBc/Hz。该LC压控振荡器的版图尺寸为320μm×466μm。

基于可变全差分电感的宽带压控振荡器设计

提出了一种新型结构的可变全差分电感,并将其应用于一款宽带CMOS压控振荡器（VCO）的设计。通过开关控制电感值大小在0.87 nH和1.72 nH之间变换,进一步通过4 bit数字信号控制MOS管电容阵列开关的闭合,VCO输出频率调谐范围（FTR）超过57%。采用TSMC 55 nm1P8M CMOS工艺对VCO进行了流片和性能测试,测试结果表明：VCO的输出信号频率范围为3.98-7.22 GHz,其中,开关闭合状态下VCO高频频率范围为4.73-7.22 GHz,开关打开状态下VCO低频频率范围为3.98-5.23 GHz;1 MHz频偏处,VCO的整体相位噪声小于-104 d Bc/Hz,适用于多频段无线收发器的设计。VCO的电源电压为1.2 V,芯片面积为0.39 mm2。

一种高线性度2.4GHz CMOS LC压控振荡器

对影响压控振荡器(VCO)线性度的因素进行了研究,并提出了一种适用于2.4GHz ISM频段的高调节线性度的CMOS LC VCO结构。新的VCO结构采用两个控制端,分别控制一对p+/n-well变容管和一对MOS变容管。该VCO输出两个波段,调节非线性度分别为1.45%和1.74%,总调节范围为2.33～2.72 GHz,功耗为15mW,芯片面积为534×540μm2。结果表明,新的电路结构使得VCO的调节非线性度降低到通常只用一对变容管的VCO的一半以下,同时极大地减小了调节范围内相噪声的波动,有效地提高ISM频段内多种无线通信标准的射频收发机的性能。

低相位噪声宽带LC压控振荡器设计

基于0.13μm CMOS工艺,设计了一款低相位噪声宽带LC压控振荡器。采用开关电容阵列使VCO在达到宽调谐范围的同时保持了低相位噪声。采用可变容阵列提高了VCO频率调谐曲线的线性度。仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,电路功耗为3.6 m W。频率调谐范围4.58 GHz-5.35 GHz,中心频率5 GHz,在偏离中心频率1 MHz处相位噪声为-125d Bc/Hz。

基于锁相频率合成器的电压控制LC振荡器

详细描述了电压控制LC振荡器的设计思路、实现方法及指标测试。采用西勒振荡器作为振荡器的主体部分,通过改变变容二极管两端的电压来调节振荡器输出频率,实现输出频率在15MHz～35MHz范围内可变;采用集成锁相环芯片MC145152来提高振荡器输出频率的稳定度,使其达到10-5;通过AT89C51改变锁相环的分频比,实现频率步进为100kHz/1MHz的两种工作模式,并实时显示。

一种基于开关电容调谐的宽带压控振荡器设计

设计了一种频率可调范围约 6 0 0MHz的全集成CMOSLC宽带压控振荡器。该压控振荡器工作电压为 3.3V ,基于Chartered 0 .2 5 μm标准CMOS工艺设计 ,利用开关电容调谐的方法扩大其调谐范围。测试结果表明 :该压控振荡器工作在中心频率为 1.9GHz时 ,单边带相位噪声为- 85dBc/ 10kHz,调谐范围达到 32 %。

0.18μm CMOS工艺全集成LC谐振压控振荡器的优化设计

本文介绍了用0.18μm六层金属混合信号/射频CMOS工艺设计的两个LC谐振压控振荡器,给出了优化设计的方法、步骤和测试结果。两个振荡器均使用片上元件实现。第一个振荡器采用混合信号晶体管设计,振荡频率为2.64GHz,相位噪声为-93.5dBc/Hz@500kHz。第二个振荡器使用相同的电路结构,但采用射频晶体管设计,振荡频率为2.61GHz,相位噪声为-95.8dBc/Hz@500kHz。在2V电源下,它们的功耗均为8 mW,最大输出功率分别为-7dBm和-5.4dBm。