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.     

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.     

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600 MHz的全集成CMOS LC宽带压控振荡器.该压控振荡器工作电压为3.3 V,基于Chartered 0.25 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1.9 GHz时,单边带相位噪声为-85 dBc/10 kHz,调谐范围达到32%.     

切换式调谐CMOS 压控振荡器

在现有的CMOS RF工艺条件下。利用“切换式调谐”设计思想完成了宽带调谐的压控振荡器(vco)的电路设计和版图设计。用Candence SpectreRF软件进行了模拟。结果表明。该VCO在保证其它性能指标的同时，实现了宽的频率覆盖。     

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。     

UHF RFID阅读器中线性化调谐增益压控振荡器设计

基于标准0.18μm RF-CMOS工艺,实现了一个可应用于UHF RFID阅读器的低相位噪声、线性化调谐增益(Kvco)、恒定子带间距的压控振荡器.该振荡器包括开关变容管阵列和开关电容阵列,实现了调谐增益线性化及子带间距恒定化.仿真结果表明,当压控振荡器在1.52GHz至2.16 GHz(35.5％)的频率范围变化时,调谐增益从40 MHz/V变化到51 MHz/V(21.5％),子带间距变化为34 MHz到51 MHz,相位噪声在1.8 GHz时为-133.8 dBc/Hz@1MHz.在低压差线性稳压器(LDO)输出电压为2.5V的条件下,整个电路消耗电流约5.2mA.     

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.     

一种面向IEEE 802.11ac标准的5 GHz LC压控振荡器

基于TSMC RF 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种可应用于IEEE 802.11ac标准的5 GHz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KVCO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1.8 V电源电压下,功耗为9 mW,频率调谐范围为4.52~5.56 GHz,在偏离中心频率1 MHz处仿真得到的相位噪声为-124 dBc/Hz。该LC 压控振荡器的版图尺寸为320 μm×466 μm。     

低相位噪声压控振荡器设计

分析了LC压控振荡器(VCO)相位噪声,通过改进电路结构,采用PMOS和NMOS管做负阻管,在尾电流源处加入电感电容滤波,优化电感设计,设计了一种高性能压控振荡器.采用TSMC 0.18 μm IP6M CMOS RF工艺,利用Cadence中的Spectre RF工具对电路进行仿真.在电路的偏置电流为6 mA、电源电压VDD=1.8 V时,输入控制电压为0.8～1.8 V,输出频率变化为1.29～1.51 GHz,调谐范围为12.9%,相位噪声为-134.4 dBc/Hz@1MHz,功耗仅为10.8 mW.     

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。     

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.     

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.     

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%。     

一种宽带低相噪CMOS LC压控振荡器设计

设计了一种频率可调范围约830MHz全集成CMOS LC压控振荡器.该压控振荡器利用了一种改进的四位二进制加权的开关电容阵列扩大了其调谐范围;采用了可变尾电流源设计,使得振荡信号在整个频率范围内幅度变化不大.结果表明,该压控振荡器总调节范围1.12～1.95GHz,功耗为6.5～19.1mW,采用0.35μm CMOS RF工艺设计版图面积为360μm×830μm,工作于1.1GHz和1.9GHz时,1MHz频偏处的单边带相位噪声分别为-122dBc/ Hz、-120dBc/ Hz.