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I-Ⅴ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0.25μm 1P5M CMOS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(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0.25μm 1P5M CMOS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.     

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0.35μm 2P4M CMOS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.     

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.     

1V 2.5GHz压控振荡器设计

设计了1V,2.5GHz的全集成压控振荡器.通过优化集成电感的设计,同时采用NMOS管和开关电容阵列作为可变电容,使该设计具有较低的相位噪声和较宽的调谐范围.采用0.18μm CMOS工艺进行仿真,结果显示,在1V电源电压下,在偏离中心频率600kHz处的相位噪声为-119dBc/Hz,调谐范围为28%,功耗为3.6mW.     

一个4.2至5吉赫兹，低相位噪声，低调谐增益，等子频带间距的电感电容型压控振荡器

随着电感电容型压控振荡器调谐频率的增加,综合设计其中的负阻单元及可变电容,以同时达到宽调谐范围、低相位噪声、等子频带间距和低调谐增益输出频率的目标正变得越来越困难。本文中的压控振荡器通过设计一组开关可变电容阵列来解决这个问题,我们在0.18 μm CMOS工艺上实现了这个设计,并优化了相位噪声性能。测试表明,1兆赫兹频偏处的相位噪声达到-120dBc/Hz,调谐范围为4.2吉赫兹至5吉赫兹,调谐增益为8-10MHz/V,压控振荡器在1.5伏电源电压下至多消耗4毫安电流。     

1V 2.5GHz压控振荡器设计

设计了 1V ,2 .5 GHz的全集成压控振荡器 .通过优化集成电感的设计 ,同时采用 NMOS管和开关电容阵列作为可变电容 ,使该设计具有较低的相位噪声和较宽的调谐范围 .采用 0 .18μm CMOS工艺进行仿真 ,结果显示 ,在1V电源电压下 ,在偏离中心频率 6 0 0 k Hz处的相位噪声为 - 119d Bc/ Hz,调谐范围为 2 8% ,功耗为 3.6 m W.     

基于CMOS工艺宽带LC压控振荡器研究

设计了一种应用于无线通信系统的宽带电感电容(LC)压控振荡器(VCO),电路采用开关电容阵列获得了宽频率覆盖范围;利用开关可变电容阵列减小了调谐增益变化;并通过采用高品质因数的差分电感和噪声滤波技术获得了低相位噪声.电路设计采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺.仿真结果表明:在工作电压为1.8 V时,直流功耗为9 mW,压控振荡器的频率范围870～1500 MHz(53%),调谐增益在67 MHz/V至72 MHz/V之间.相位噪声优于-100 dBc/Hz@100 kHz.     

精确的1.08GHz CMOS电感电容压控振荡器

在0.35μm 2P4M标准CMOS工艺上,设计了一个精确的1.08GHz CMOS电感电容压控振荡器.提出了一种有效计算压控振荡器周期的新方法,采用该方法计算的频率-电压调谐曲线与实验结果吻合得很好.在电源电压3.3V下,消耗电流3.1mA,压控振荡器的相位噪声在10kHz频偏处为-82.2dBc/Hz.芯片面积为0.86mm×0.82mm.     

一种应用于高灵敏度GNSS接收机低相位噪声Q增强型可变电容的LC压控振荡器

本文提出了一种增强型品质因素(Q)可变电容的LC压控振荡器,用于高灵敏度GNSS接收机。提出的增强的累积型MOS(A-MOS)可变电容由两个A-MOS可变电容和两个直流偏置组成,具有改善Q值和线性化电容-电压曲线的优点。数字切换的可变电容阵列（DSVA）对所有的VCO子波段进行VCO增益补偿,基于A-MOS可变电容的特性,DSVA中的可变电容关断时,其作为高Q值的固定电容,而当可变电容接入时,其作为Q值适中的调谐电容,这样保证了整个LC谐振腔的Q值最大化。提出的电路已经在0.18 1P6M的CMOS工艺上制造。测量的相位噪声低于-122dBc/Hz当偏移频率为1MHz, 通过调节子波段和控制电压,测得的调节范围为58.2%,而VCO增益变化小于?21%。当采用1.8V电源电压时,提出的压控振荡器在整个工作范围内功耗小于5.4mW.     

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。     

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TSMC 0.18(m CMOS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.     

具有电容阵列和电感阵列的1.8~2.6GHz CMOS压控振荡器

设计了一个具有开关电容阵列和开关电感阵列的1.76~2.56GHz CMOS压控振荡器。电路采用0.18µm 1P6M CMOS工艺实现。经测试,压控振荡器的频率调谐范围为37%。在频率调谐范围内及1MHz频偏处,相位噪声变化范围为-118.5dBc/Hz至 -122.8dBc/Hz。在1.8V电源电压下,功耗约为14.4mW。基于具有电容阵列和电感阵列的可重构LC谐振回路,对压控振荡器的调谐范围参数进行了分析和推导,所得结果为电路设计提供了指导。     

自调谐VCO频段选择技术比较与设计

系统分析了自调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0.25 μ m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1 80MHz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.     

5GHz0.18μm CMOS宽带LC VCO

采用0.18μm RF CMOS工艺,设计了一个5GHz的宽带电感电容压控振荡器。该压控振荡器的电路结构选用互补交叉耦合型,采用噪声滤波技术降低相位噪声,并采用开关电容阵列扩展其调谐范围。后仿真结果表明,实现了4.44～5.44GHz的宽调谐。振荡器的电源电压为1.8V,工作电流为2.78mA,版图面积为0.37mm2。     

一种L、S波段微机械压控振荡器

报道了一种中心频率为2GHz的电感电容(LC)压控振荡器,其谐振回路由微机械可变电容和键合线电感构成。微机械可变电容采用与集成电路兼容的表面微机械工艺制造,在2GHz时其Q值约为32.6,当调节电压从0V增大到12V时,电容量变化范围为25%。通过键合技术将微机械可变电容与有源电路集成在一起,制备了MEMSVCO器件,测试结果表明,载波频率为2.004GHz时,VCO的单边带相位噪声为-103.5dBc/Hz@100kHz,输出功率为12.51dBm。调频范围约为4.8%。     

基于电流复用技术的LC压控振荡器

介绍了一种改进的LC压控振荡器.该电路采用电流复用技术维持有源负阻的相对稳定,有效增大了输出摆幅,同时没有尾电流上混频引入的1/f噪声,大大减小了相位噪声.另外,与常规VCO不同,采用开关阶跃电容结构,在一定程度上增大了可变电容的调节范围.采用TSMC 0.18 μmRF CMOS 1P6M工艺,仿真得到在1.25V基准电压下供电时,可有950～1050 MHz的线性调节范围,在中心频率1 GHz频偏1 MHz时的相位噪声为-129.3 dBc/Hz,功耗为4.1mW.     

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。