偶数级差分环形振荡器的稳定平衡态分析

与具有奇数增益级的差分环形振荡器不同,偶数级振荡器除了具有能够起振的非稳定平衡态,还有可能在起振前处于一种稳定平衡状态从而使电路锁定不能起振。该文主要分析了这种稳定平衡状态存在的原理,同时为了避免振荡器设计中的这种风险,提出了一种振荡器起振电路,使得电路在起振前处于接近非稳定平衡态的状态,从而能够快速起振。在0.13 m 1P8M 标准CMOS工艺下流片实现的4级差分环形压控振荡器(VCO)及其改进版本很好地验证了该文提出的理论和解决方法。经测试发现,第1款不带起振电路的4级VCO芯片锁定于稳定平衡态,不能起振;两种改进版本3级VCO和带起振电路的4级VCO都能够正常输出振荡信号。     

基于CST与ADS的介质谐振振荡器的设计

分析了介质谐振振荡器的起振和稳频的原理,研究了一种低相位噪声的介质谐振振荡器的设计方法。以X波段为例,利用CST Microwave Studio 2010软件仿真了微带线与介质谐振器耦合的模型,将仿真得到的结果导入S2P文件中。再利用Agilent ADS 2011软件仿真介质谐振振荡器的完整电路,采用S参数仿真和谐波仿真分析等方法设计介质谐振振荡器,结合理论分析,调整和修改实验电路的参数值,使模型达到最好的优化结果。最后通过测试验证仿真结果。采用NEC公司的2SC5508芯片作为放大器,得出微波振荡器的输出频率为10.6 GHz,输出功率为5.19 dBm和较低的相位噪声,其在偏离中心频率10 kHz处小于-121 dBc/Hz。     

变压器耦合LC正弦波振荡器的分析

在高频电子线路的教学中,变压器耦合反馈振荡器是LC正弦波振荡器中的重要内容。本文以常用的瞬时极性法分析了变压器耦合振荡电路的相位起振条件,以环路增益T的形式推导了振荡器的振幅起振条件,从而清晰地阐述了振荡器的工作原理,振幅起振条件及振荡频率与电路中各参数的关系。     

具有自动稳幅功能的软激励C类大功率射频振荡器

介绍了一种具有自动稳幅功能的软激励C类大功率射频振荡器。大功率射频振荡器已经广泛应用于电力电子、射频电源、低温等离子体、高频感应加热等领域。该大功率射频振荡器能够输出较高的输出电压和输出功率,并且通过对输出电压采样控制MOS管的静态工作点,稳定输出电压;另外,该设计电路起振时工作在AB类状态,稳定工作时在自动稳幅电路的作用下进入C类工作状态,实现了C类射频振荡器的软激励。最后通过仿真和实物电路测试了电路性能,并给出了振荡器输出电压、输出功率与MOS管工作状态关系的经验公式。     

基于注入锁定的RF低功耗正交本振信号产生电路

实现了一个基于注入锁定技术的射频低功耗正交本振信号产生电路.该电路由工作于两倍频频段的压控振荡器和两个注入锁定二分频器及缓冲器构成,可以为无线收发机提供正交本振信号.通过采用数字调谐技术,压控振荡器达到了很宽的调谐范围,而通过在注入锁定二分频器中加入与压控振荡器相同的变容管和电容阵列,保证了注入锁定二分频器在整个频带范围内都能保持锁定.该正交本振产生电路采用UMC 0.18 μm CMOS工艺实现.测试结果表明,在1.9～2.3 GHz频率范围内,该电路能够提供正交本振信号.该电路采用1.8 V电源供电,消耗的电流为2.2 mA(不包含缓冲器的电流),占用芯片面积为1.56 mm2.     

一种无比较器的高精度RC振荡器设计

基于华虹0.18μm CMOS工艺，设计了一种无比较器的低温漂高精度RC振荡器。通过调整电流源的负温度系数电流补偿MOSFET阈值电压的温漂，保证输出频率在大温度范围内的高稳定性。通过提高电流源输出阻抗，提高振荡器的电压稳定性。采用数字修调技术矫正工艺偏差引起的频率误差。该振荡器由启动电路、CTAT电流源电路、电流镜电路、修调电路、竞争冒险消除电路和RC振荡电路六部分构成。因为没有采用比较器结构，所以在该振荡器中，不会出现由于比较器的传输延时与输入失调电压引起的非理想因素。采用Cadence进行电路仿真与验证，后仿真结果表明，该振荡器的典型频率为2 MHz,起振时间为5.1μs。在3～5 V电源电压变化范围内，频率偏差均在±0.55%以内；在-40～125℃温度范围内，输出频率随温度的变化率均在±1.2%以内，可适用于高精度的数模混合信号芯片。     

GPS射频接收芯片中低功耗压控振荡器的设计

设计了一种应用于GPS射频接收芯片的低功耗环形压控振荡器.环路由5级差分结构的放大器构成.芯片采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺,核心电路面积0.25 mm×0.05 mm.测试结果表明,采用1.75 V电源电压供电时,电路的功耗约为9.2 mW,振荡器中心工作频率为62 MHz,相位噪声为-89.39 dBc/Hz @ 1 MHz,该VCO可应用于锁相环和频率合成器中.     

开关电容振荡器的起振和幅值稳定的研究

本文讨论了开关电容振荡器(SCO)的起振和幅值稳定问题。提出了SCO的起振和幅值稳定的新方法。给出了稳定性好的幅值控制电路。在多相SCO的设计中,幅值控制电路的复杂程度不随振荡器的相数增加而增加。实验结果与理论相符。     

以混频器作为信号处理单􀀂 元的环振式压力传感器

提出了一种新的环振式数字压力传感器，它采用做在硅梁上的MOS环形振荡器作为敏感元件，两个反方向变化的环形振荡器的输出信号通过集成在片内的混频器实现频率相减，分析了环形振荡器的频率特性，以及环形振荡器的谐振频率和压力的关系，分析并设计了压力传感器的环形振荡器电路、混频器电路、物理结构以及制作工艺，并制作了样品，其灵敏度为1．52kHz／kPa。     

MOS环振式数字加速度传感器

提出了一种新的环振式数字加速度传感器,它采用做在硅梁上的MOS环形振荡器作为敏感元件,两个反方向变化的环振输出信号通过集成在片内的混频器实现频率相减.该传感器具有准数字输出、灵敏度高、温度系数低以及制作工艺简单等特点.分析了环形振荡器的频率特性,以及环形振荡器的谐振频率和加速度的关系,分析并设计了加速度传感器的环形振荡器电路、混频器电路、物理结构以及制作工艺,并制作了样品,其灵敏度为6.91kHz/g.     

高效率双波段同轴相对论返波管粒子模拟研究

提出了一种能在C 波段和X 波段实现稳定双频输出的带有谐振反射腔的单电子束同轴相对论返波振荡器,并使 用2.5 维全电磁粒子PIC 模拟软件进行了粒子模拟研究。模拟结果显示：在电子束电压510kV,电流9.03kA,引导磁场 0.73 T 的条件下,双频器件实现了8.1GHz 和9.9GHz 的双波段频率稳定输出,平均功率为0.95GW,波束互作用效率为 20.6%, 效率高于空心双波段返波管以及瓷绝缘线双频振荡器。     

Concurrent Dual-Frequency Oscillators and Phase-Locked Loops

A dual-frequency oscillator employing a fourth-order tank is shown to have the ability to generate simultaneous oscillations at two frequencies. A nonlinear analysis to determine the steady-state and transient behavior of this oscillator is presented. Further, the phase-noise expression for the dual-frequency oscillator is derived and compared with that of a single-frequency oscillator. A dual-loop phase-locked loop (PLL) is designed to lock the frequencies of the dual-frequency oscillator to two external references independently. A prototype of a dual-frequency voltage-controlled oscillator (VCO) along with the dual-loop PLL is implemented in a BiCMOS SiGe technology. The dual-frequency VCO oscillates simultaneously at 2.33 and 4.98 GHz with 12.5% and 10.3% tuning ranges, respectively. The PLL has locking ranges of 4.2% and 3.6% for 2.33 and 4.98 GHz, respectively. Potential applications of concurrent multifrequency oscillators in multifunctional communication systems and multiband beam forming are discussed.      

Injection Locking in Concurrent Dual-Frequency Oscillators

In a separate paper, the authors show that a nonlinear active core with a fourth-order resonator can generate two stable independent frequencies simultaneously. In this paper, the effect of injecting two frequencies into such a concurrent dual-frequency oscillator is analyzed and experimentally verified. It is shown that, for weak injection, the effect of injection at one frequency is decoupled from the effect of injection at the other frequency. The differential equation describing the effect of injection at either of the two frequencies is similar to the Adler's injection-locking equation for single-frequency oscillators. A theoretical analysis for a linear array of coupled concurrent dual-frequency oscillators is provided. It is shown that a linear phase progression at both frequencies can be achieved independently by detuning the array's end elements. Dual-frequency quadrature signal generation using two coupled concurrent dual-frequency oscillators is also demonstrated. To verify the theoretical derivations, an integrated circuit in a 0.18-$mu$m SiGe BiCMOS process is designed and fabricated. Measurement results closely match the theoretical predictions. The application of concurrent coupled oscillator array in dual-frequency beam forming with steering capability is also demonstrated.      

二进制调制信号Duffing振子检测方法及其抗噪声机理分析

根据二进制调制信号的特点及Duffing振子微弱信号检测技术,研究了二进制调制信号的Duffing振子检测原理,给出了2ASK、2FSK及BPSK调制信号的Duffing振子检测的方法和流程.从Dufiing振子与匹配滤波器处理待测信号的不同原理出发,研究了Duffing振子输入前端信号信噪比提升的现象.指出二元通信信...     

低电压环形振荡器设计

提出了一种新的两级环形振荡器结构，通过控制PMOS的衬底电压，来降低PMOS管的阈值电压，从而使新的环形振荡器可以在低电压下工作到很高的频率。仿真结果表明，在电源电压为1V，调节电压在0～1V范围内变化时，振荡器的频率为300MHz-4GHz。     

一种应用于模拟卫星电视调谐器的单端晶体OSC

介绍了一种应用于模拟卫星电视调谐器的单端晶体OSC实现方法,本结构所有负载电容都集成在片内,片外只需连接晶体的单个管脚,片内所有电容都由MOS管栅电容实现,从而大大减小了芯片的面积,在0.18μm1P6MCMOS工艺下,整体版图面积只有0.023mm2.电路可实现外接晶体模式或外接激励模式自由切换,外接晶体时可在2-10M晶体下正常工作,振荡稳定产生轨到轨正弦波形,起振时间在1ms内,外接激励模式下可满足0.1～3.3V的正弦波输入.     

LC振荡器相位噪声的非线性摄动分析技术

相位噪声是振荡器的重要性能指标,通过对振荡器的非线性微分方程的推导,从而引入新的参数来考虑振幅噪声和相位噪声之间的相关性同时把这些参数和振荡器的工作点联系起来。并且这些公式推导也考虑了LC谐振回路中振幅噪声和相位噪声之间的相关性。在此基础上这里研究了如何在时域状态方程下将噪声看成是对振荡输出信号的小扰动,并建立引入噪声后的随机微分方程,实现LC振荡器的相位噪声分析技术。     

一种具有过流保护功能的振荡器设计

提出了一种用于峰值电流模式控制的高压BUCK变换器的振荡器,并具有特殊电流限保护功能。在BUCK变换器正常工作时,该振荡器提供频率为340KHz的时钟信号;当振荡器处于异常状态,如负载过重或输出电压较低时,振荡器频率会随着输出电压的降低逐渐减小,该振荡器可以有效地防止电流失控现象的发生,并且减小了在异常情况时系统的功耗,同时也克服了功率管在电流过大时烧毁的危险;另外该振荡器还提供具有前沿消隐功能的斜坡补偿信号。该电路是基于CSMC的0.6μm 25V BCD工艺实现的,并通过电路模拟软件Hspice对振荡器电路完成了仿真验证。     

Minimizing Phase Noise Variation in CMOS Ring Oscillators

The variation of phase noise across the frequency of operation of a CMOS ring oscillator is described analytically. The delay element of the ring oscillator considered comprises of a source-coupled differential pair with an active load element. In this circuit topology where the frequency of oscillation is varied by changing the resistance of the load, theory derived in this work predicts that phase noise will remain constant if constant output swing is maintained. Such an oscillator is designed in a 0.5 m CMOS process and the simulation results verify the theoretical analysis. Consequently, an oscillator design methodology is provided that dramatically reduces the phase noise optimization problem to just one frequency within the oscillator's output frequency range.