2.5 GHz低相位噪声LC压控振荡器

在0.35 μm SiGe BiCMOS工艺条件下,设计了一个全集成的低相位噪声LC压控振荡器(VCO).该VCO采用尾电阻结构替代传统的尾电流源结构实现电流控制,以减小尾电流源产生的噪声.该VCO的调谐范围为480 MHz,可以覆盖2.32～2.8 GHz.当振荡频率为2.5 GHz时,100 kHz和1 MHz频偏处的相位噪声分别为-104.3 dBc/Hz和-124.3 dBc/Hz.振荡器工作电压为5 V,尾电流为5 mA.工作在2.5 GHz时,其100 kHz频偏处的性能系数为-178 dBc/Hz.     

双耦合跨导增强型低功耗压控振荡器

设计了一种工作于Ku波段和Ka波段的新型电容电感压控振荡器(LC VCO),具有低功耗和低相位噪声的优点。Ku波段的信号由交叉耦合LC VCO产生,在此基础上利用PMOS push-push倍频器结构,将信号频率由Ku波段扩展到Ka波段。采用互补型交叉耦合对结构,通过电流复用技术,提高信号的输出摆幅。同时该结构通过电容分裂技术和栅极漏极阻抗平衡技术,降低了功耗和相位噪声。该双频段VCO芯片基于0.13μm CMOS工艺实现,尺寸为0.88 mm×0.64 mm。测试结果表明,在1.25 V电源电压下,该VCO的功耗为2.25 mW。14.53 GHz时,该VCO在偏移中心频率1 MHz和10 MHz处的输出相位噪声分别为-115.3 dBc/Hz和-134.8 dBc/Hz, 29.08 GHz时的输出相位噪声分别为-109.67 dBc/Hz和-129.23 dBc/Hz。     

一种低压低相位噪声的C类VCO

提出了一种低压低相位噪声的C类VCO电路。低压条件下,基于振幅反馈环的C类VCO存在振幅小、相位噪声差的问题,可以通过移除尾电流源、增加低通滤波器等方式来改善相位噪声。基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,采用Cadence Spectre EDA软件对VCO进行仿真。结果表明,当载波频率为2.27 GHz时,在1 MHz频偏处VCO的相位噪声为-126 dBc/Hz,在供电电压为0.9 V时,功耗仅为2.5 mW,FOM值为-189 dBc/Hz。     

一种高性能全差分双环路VCO的设计

设计了一种基于SMIC 0.18μm RF 1P6MCMOS工艺的高性能全差分环形压控振荡器(ring-VCO),采用双环连接方式,并运用交叉耦合正反馈来提高性能。在1.8V电源电压下对电路进行仿真,结果表明:1)中心频率为500MHz的环形VCO频率调谐范围为341～658MHz,增益最大值Kvco为-278.8MHz/V,谐振在500MHz下VCO的相位噪声为-104dBc/Hz@1MHz,功耗为22mW;2)中心频率为2.5GHz的环形VCO频率调谐范围为2.27～2.79GHz,增益最大值Kvco为-514.6MHz/V,谐振在2.5GHz下VCO的相位噪声为-98dBc/Hz@1MHz,功耗为32mW。该VCO适用于低压电路、高精度锁相环等。     

低相位噪声CMOS环形压控振荡器的研究与设计

针对个人电脑和通讯系统对频率合成器中振荡器的低相位噪声的要求,对基本的环形振荡器结构进行改进,设计了两种宽带低相位噪声CMOS环形压控振荡器(VCO),在800 MHz振荡频率、1 MHz频偏下,测试的相位噪声分别为-123 dBc/Hz和-110 dBc/Hz.两个VCO的调谐范围分别为450～1 017 MHz和559～935 MHz.     

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。     

GPS接收机中1.57 GHz CMOS锁相环的设计

设计了一种用于GPS接收机中采用CMOS工艺实现的1.57GHz锁相环.其中,预分频器采用高速钟控锁存器(LATCH)的结构,工作频率超过2GHz.VCO中采用LC谐振回路,具有4段连续的调节范围,输出频率范围可以达到中心频率的20%.电荷泵采用一种改进型宽摆幅自校准电路,可以进一步降低环路噪声.锁相环采用0.25μmRFCOMS工艺实现.测量表明VCO输出在偏移中心频率1MHz处的相位噪声为-110dBc/Hz,锁相环输出在偏移中心频率10kHz处的相位噪声小于-90dBc/Hz.供电电压为2.5V时,功耗小于15mW.     

一个6GHz宽带低相位噪声CMOS LC VCO

用SMIC 0.13 μm CMOS工艺实现了一个低相位噪声的6 GHz压控振荡器(VCO).在对其相位噪声分析的基础上,通过改进和优化传统的调谐单元和噪声滤波电路以及加入源极负反馈电阻实现了一个宽带、低增益、低相位噪声VCO.测试结果显示,在中心频率频偏1 MHz处的相位噪声为-119 dBc/Hz,频率调谐范围为6...     

频率源中低相噪VCO的研究与设计

在频率源芯片窄带应用时,输出信号有较好的积分均方根抖动性能(RMS jitter),需要压控振荡器(VCO)有较出色的相噪特性。通过分析VCO的结构特点,确定电感是影响片上VCO相位噪声的关键性因素,通过HFSS软件建模的方式,将高品质因素(Q)值的键合线电感引入到片上VCO设计中。采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺,设计了整块频率源芯片,并着重优化了VCO输出信号的相位噪声。经过实测,在开环状态下,VCO输出信号为2.2GHz,在1 MHz频偏处的相位噪声为-136dBc/Hz;在环路带宽80kHz,芯片输出信号相噪2.2GHz时,整颗芯片输出信号的带内本底噪声为-220dBc/Hz,杂散为-70dBc,积分均方根抖动为207.666fs。     

单片UHF RFID阅读器中低噪声频率综合器的设计

结合EPC global C1 G2协议和ETSI规范要求,讨论了频率综合器噪声性能需求,并设计实现了用于单片CMOS UHF RFID阅读器中的低噪声三阶电荷泵锁相环频率综合器.在关键模块LC VCO的设计中,采用对称LC滤波器和LDO 调节器提高VCO相位噪声性能.电路采用IBM 0.18 μm CMOS RF工艺实现,测得频率综合器在中心频率频偏200 kHz和1 MHz处相位噪声分别为-109.13 dBc/Hz和-127.02 dBc/Hz.     

采用全差分有源电感的高优值VCO

提出了一种高集成度高优值压控振荡器(VCO)。采用全差分有源电感,克服了传统螺旋电感面积大、不可调谐的缺点。采用可变电容阵列和开关电容阵列,既扩大了振荡频率的可调范围,又降低了相位噪声。采用改进型电流复用型负阻单元,降低了直流功耗和相位噪声。基于TSMC 0.13 μm CMOS工艺,利用ADS工具对该VCO进行了验证。结果表明,VCO的振荡频率范围为0.31~5.13 GHz,调节率高达177.7%。在1 MHz偏频处,相位噪声最低值为-125.3 dBc/Hz,直流功耗为63 mW,优值为-201.3 dBc/Hz,综合性能较好。     

UHF RFID读写器中低噪声宽带VCO的设计

基于0.18μm CMOS工艺,设计了一款可用于UHF RFID读写器的低相位噪声、宽带的压控振荡器(VCO)。使用全集成、低输出噪声和高电源抑制比(PSRR)的低压差线性稳压器(LDO)为VCO供电;采用4bit电阻偏置型开关电容阵列拓宽了频带,减少了寄生二极管引入的损耗,有效提升了VCO的相位噪声性能。测试结果表明:LDO输出2.5V电压的条件下,整个电路消耗电流为4.8mA时,压控振荡器的输出频率可在3.12GHz至4.21GHz(增幅30.5%)的范围内变化。在载波3.6GHz频偏200kHz和1 MHz时相位噪声分别为:-109.9dBc/Hz和-129dBc/Hz。     

一种LC全集成、具有对称噪声滤波及宽调节范围的4.8GHz CMOS平衡振荡器

将对称噪声滤波技术应用到4.8GHz LC全集成VCO设计中.该VCO具有很低的相位噪声以及716MHz的调节范围,在SMIC 0.25μm单层多晶、五层金属、n阱 RF CMOS工艺上实现,在2.5V电源电压下工作电流仅为6mA,与常规VCO比较,在相同条件下,噪声性能改善了6dBc/Hz.芯片测试结果表明,在偏离4.8GHz载波1MHz的地方相位噪声为-123.66dBc/Hz,该设计在锁相环及其他消费类电子产品中有广泛应用.     

一款集成VCO宽带频率合成器

采用0.35 μm SiGe BiCMOS工艺设计了一款集成压控振荡器(VCO)宽带频率合成器.该锁相环(PLL)型频率合成器主要包括集成VCO、鉴频鉴相器、可编程电荷泵、小数分频器等模块.其中集成VCO采用3个独立的宽带VCO完成对频率的覆盖;鉴频鉴相器采用动态逻辑结构;小数分频器中∑-△调制器模数可编程,可以精确调制多种分频值.测试结果表明,在电源电压3.3V、工作温度-40～85℃的条件下,该芯片输出频率为137.5～4400 MHz,频偏100 kHz处的相位噪声为-104 dBc/Hz,频偏1 MHz处的相位噪声为-131 dBc/Hz,归一化本底噪声为-215 dBc/Hz.芯片面积为3.8 mm×4 mm.该频率合成器能为通信系统提供低相位噪声或低抖动的时钟信号,具有广阔的应用前景.     

采用SiGe工艺的低相位噪声压控振荡器

采用0.35μm-BiCMOS-SiCe工艺,设计了单片集成的低相位噪声差动压控振荡器。在电路设计中,需要的在VCO的三个主要性能参数:可调范围、功耗、相位噪声间作出折中的考虑。最终设计的VCO电路工作电压为3.3V,核心电路的功耗为10mV。在1MHz频率偏移下的相位噪声为-114dBc/Hz。振荡频率范围为5.825GHz～5.065GHz,相应的调谐电压为0～2.2V。最后得出结论:0.35μm-SiGe的性能优于0.18μm- CMOS的性能     

基于电感电容振荡器的电荷泵锁相环的设计

设计并实现了一种采用电感电容振荡器的电荷泵锁相环,分析了锁相环中鉴频/鉴相器(PFD)、电荷泵(CP)、环路滤波器(LP)、电感电容压控振荡器(VCO)的电路结构和设计考虑。锁相环芯片采用0.13μm MS&RF CMOS工艺制造。测试结果表明,锁相环锁定的频率为5.6～6.9 GHz。在6.25 GHz时,参考杂散为-51.57 dBc;1 MHz频偏处相位噪声为-98.35 dBc/Hz;10 MHz频偏处相位噪声为-120.3 dBc/Hz;在1.2 V/3.3 V电源电压下,锁相环的功耗为51.6 mW。芯片总面积为1.334 mm2。     

应用于UHF RFID阅读器中低相位噪声LC VCO设计

设计了一种应用于860～960 MHz UHF RFID阅读器低相位噪声的CMOS LC压控振荡器.电路经过一个SCL结构的1/2分频器输出四相正交信号.电路设计采用SMIC 0.18μm CMOS工艺库和Cadence SpectreRF仿真器.仿真结果表明:VCO在分频前,实现了调频范围为1620～2020MHz;在振荡频率为1.8GHz时,相位噪声为-127.5dBc/Hz@lMHz;VCO经过2分频电路后,实现了调频范围为810～1010MHz;在频率900MHz,其相位噪声-133.5dBc/Hz@1MHz.     

基于栅极电感反馈的CMOS差分Vacker VCO设计

提出了一种基于栅极电感反馈的Vacker压控振荡器(VCO),该结构能够改善电路的负阻抗,进而使得电路易于起振。对晶体管的负载效应和振幅稳定性的分析表明,该Vacker VCO相比较于Colpitts VCO,具有更好的振幅稳定性,进而改善了VCO的相位噪声。基于0.13-μm RF CMOS工艺,对该Vacker VCO进行了设计与芯片实现,测试结果表明：在消耗4.2 mW功耗的前提下,该VCO振荡频率为11 GHz～12.6 GHz,在11.8 GHz振荡频率处,相位噪声为-115.1 dBc/Hz@1 MHz,品质因数FOM指标达到-190.3 dBc/Hz。     

应用于毫米波系统的宽调谐范围SCTL-VCO

采用45 nm SOI CMOS工艺,设计了一种应用于毫米波系统的宽调谐范围VCO。采用具有高Q值且长度可灵活设计的开关耦合传输线(SCTL)作为谐振腔电感,通过控制耦合开关改变传输线的等效感值,在保持低相位噪声、不增加功耗和面积的情况下,提高了VCO的调谐范围。后仿真结果表明,不使用耦合开关的TL-VCO的调谐范围为45.6~57.1 GHz(22.4%),SCTL-VCO的调谐范围为42.25~59.92 GHz(34.6%)。相比TL-VCO,SCTL-VCO的调谐范围增大了53.7%。在整个调谐范围内,相位噪声为-112.1~-120.4 dBc/Hz@10 MHz,相应的FOM和FOMT分别为-178.3~-182.6 dBc/Hz和-189.1~-193.4 dBc/Hz,电源电压为0.7 V,VCO核心功耗为8.6~10.8 mW,面积为0.005 4 mm²。     

一种应用于多频接收机的宽带频率综合器

采用0.18µm 1P6M CMOS工艺实现了一种应用于多频接收机的整数分频频率综合器。该频率综合器为接收机提供频率分别为2.57GHz, 2.52GHz, 2.4GHz 和 2.25GHz的本振信号。为了覆盖要求的频点,其宽带压控振荡器同时采用了可变电容阵列和可变电感阵列。经测试,压控振荡器的频率调谐范围为1.76GHz~2.59GHz。对于频率为2.57GHz, 2.52GHz, 2.4GHz 和 2.25GHz的载波,在1MHz频偏处,相位噪声分别为-122.13dBc/Hz、-122.19dBc/Hz、-121.8dBc/Hz和-121.05dBc/Hz。其带内相位噪声分别为-80.09dBc/Hz、-80.29dBc/Hz、-83.05dBc/Hz 和-86.38dBc/Hz。包括驱动电路在内的芯片功耗约为70mW。芯片面积为1.5mm×1mm。