基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺的60GHz VCO分析与设计

采用0.18 μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一个60GHz的交叉耦合差分压控振荡器(VCO).通过分析传输线的性能,用λ/ 4短路传输线构造谐振回路.在分析VCO相位噪声的基础上,采用噪声滤波技术提高VCO的相位噪声性能.该VCO的工作电压为2.2V,偏置电流为11mA,频率调谐范围为58.377GHz～60.365GHz.当振荡频率为60.365GHz时,1MHz和10MHz频偏处的相位噪声分别为-79.1dBc/ Hz和-99.77dBc/ Hz.     

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.     

一种低调谐增益变化、自适应功率控制的宽带电感电容压控振荡器

本文提出了一种电感电容宽带压控振荡器结构。为解决宽输出频率范围对振荡器调谐增益和起振条件的影响,设计了具有优化单位值的二进制开关可变电容阵列和二进制开关负阻抗阵列。该振荡器采用0.18um工艺制造,其输出频率范围约为1.9-3.1GHz。在1.8V电压下,消耗电流为14.2mA-4mA。测试结果表明,采用本文所提出调谐增益抑制技术,在整个频率调谐范围内调谐增益的变化为50-60MHz/V. 在3GHz频率处1MHz频偏下的相位噪声为-117dBc/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。     

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.     

1．3～2．2 GHz低噪声低功耗 CMOS LC VCO的设计

基于TSMC 0．18μm RFCMOS工艺,设计并实现了一个宽带低功耗低相位噪声的高性能压控振荡器（VCO）．为实现1．3～2．2 GHz调谐范围,VCO采用7‐bit（128根调谐曲线）固定电容阵列,同时也获得了超低的增益,降低了相位噪声．为弱化宽调谐范围带来的增益波动,VCO采用3‐bit可变电容阵列来提升低带曲线的斜率,以期与高带一致．为实现每根曲线的宽线性范围,可变电容采用分布式偏置电压技术．为降低相位噪声,还提出了一种输出零偏置架构以及电流源噪声滤除技术．测试结果表明,调谐电压的线性范围为0．2～1．6 V ;VCO输出频率范围为1．3～2．17 GHz ;高带调谐曲线叠合超过50％,低带超过80％;VCO增益仅为19 M Hz／V ;增益波动范围为13～25 M Hz／V ．当振荡频率为1312 M Hz ,1 M Hz 频偏处相位噪声为－116．53 dBc／Hz ;当振荡频率为2152 M Hz ,1 M Hz频偏处相噪为－112．78 dBc／Hz ．VCO功耗电流为1．2～3．2 mA ,电源电压为1．8 V ．提出的VCO既能提供51％的频率覆盖,又能实现低相位噪声,已经被成功应用于工业自动化无线传感网（WIA ）射频收发机芯片中．     

UHF RFID阅读器中恒定调谐增益LC-VCO设计

设计了一种应用于UHF RFID阅读器的恒定调谐增益LC-VCO。VCO采用互补交叉耦合结构实现较高电源利用效率,偏置电路采用电压调节结构有效抑制电源引入的噪声。提出创新的分布式偏置容抗管阵列,以实现恒定调谐增益。电路采用TSMC 0.18μm CMOS RF工艺设计。仿真结果表明,VCO的频率调谐范围为1.61~2.03GHz,在1MHz频偏处,相位噪声为-127dBc/Hz,电源电压1.8V,电路消耗的总电流为3.4mA。电路在保证低相位噪声和低电源噪声灵敏度的同时,工作频带内调谐增益的变化控制在±7%以内。     

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...     

60GHz宽调谐范围推—推压控振荡器设计

基于65nmCMOS工艺实现了60GHz推—推压控振荡器（VCO）设计。采用互补交叉耦合去尾电流源结构以降低相位噪声。压控振荡器输出包含两级缓冲放大器,第二级缓冲放大器偏置在截止区附近以增大二次谐波的输出功率。在1.2/0.8V电源电压下,压控振荡器核心和缓冲放大器分别消耗2.43mW和2.95mW。在偏离中心频率1MHz处相位噪声为-90.7dBc/Hz。输出功率为-2.92dBm。特别的,压控振荡器的调谐范围达到9.2GHz（15.3%）,与调谐范围相关的性能指标FOMT为-182.7dBc/Hz。该压控振荡器可应用于57GHz～64GHz开放频段超高速短距离无线通信。     

1.8 V低相位噪声全集成LC压控振荡器的设计

介绍了一种全集成的LC压控振荡器(VCO)的设计。该电路的中心频率为3.8 GHz,电源电压为1.8 V,采用0.18μm CMOS工艺制作。测试结果表明,VCO的相位噪声在偏离中心频率1 MHz时达到-126 dBc/Hz,调谐范围达到9%,VCO核心电路功耗小于8 mW。     

UHF RFID阅读器中恒定调谐增益LC-VCO设计

设计了一种应用于UHF RFID阅读器的恒定调谐增益LC-VCO。VCO采用互补交叉耦合结构实现较高电源利用效率,偏置电路采用电压调节结构有效抑制电源引入的噪声。提出创新的分布式偏置容抗管阵列,以实现恒定调谐增益。电路采用TSMC 0.18 μm CMOS RF工艺设计。仿真结果表明,VCO的频率调谐范围为1.61～2.03 GHz,在1 MHz频偏处,相位噪声为-127 dBc/Hz,电源电压1.8 V,电路消耗的总电流为3.4 mA。电路在保证低相位噪声和低电源噪声灵敏度的同时,工作频带内调谐增益的变化控制在±7%以内。     

CMOS工艺实现的高性能串联耦合正交振荡器

本文提出了一个高性能的正交振荡器。该振荡器采用具有顶层厚金属的SMIC CMOS 0.18um工艺实现。采用cascode串联耦合来产生正交信号。对NMOS差分对管引入源级退化电容来抑制其1/f噪声转化为振荡器的近端相位噪声。并最终采用专用的低噪声,高电源抑制能力的LDO来供电。正交振荡器测试显示4.78GHz信号输出时1MHz频偏处相位噪声－123.3dBc/Hz.频率范围为4.09GHz到4.87GHz,17.5%的调谐范围。调谐增益在44.5MHz/V至66.7MHz/V之间。核心芯片面积不包含pad和ESD保护电路的为0.41mm2。     

一种Ku波段宽调谐范围高输出功率的InGaP/GaAs HBT VCO

本文介绍了一种采用InGaP/GaAs HBT工艺实现的全集成应用于Ku波段的压控振荡器(VCO)。该VCO采用Colpitts结构,以达到宽调谐范围,并且该VCO取得了较高的输出射频功率。测试结果表明：该VCO的振荡频率为12.82 GHz～14.97 GHz,调谐范围为15.47%,输出射频功率为0.31 dBm～6.46 dBm,在载频13.9 GHz处相位噪声为-94.9 dBc/Hz@1 MHz。在5 V单电源直流偏置下该VCO的功耗为52.75 mW,其芯片尺寸为0.81 mm×0.78 mm。最后,本文对VCO的品质因数FOM指标进行了讨论。     

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。     

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.     

基于变压器磁调谐的双模W波段VCO

提出了一种基于变压器的用于无变容管W波段压控振荡器(VCO)的磁调谐技术。通过控制变压器磁调谐线圈所连接MOS管的开关状态,引入了四个重叠的频率子带。所提出的可切换的六线圈变压器采用40 nm CMOS工艺的顶层厚金属设计,实现了较高的输出频率稳定性和谐振腔品质因数。所采用的技术在对相位噪声的不利影响最小的情况下扩展了调谐范围,实现了无变容管W波段VCO的宽调谐范围和低功耗。所设计的双模W波段VCO输出频率为84.2～107.5 GHz,频率调谐范围大于24%,在1 V电源电压下功耗仅6.1 mW,在10 MHz偏移处的相位噪声为-107.203～-97.875 dBc/Hz。     

应用于GSM直接调制发射机的宽带压控振荡器

设计了一个应用于GSM850/EGSM900/DCS1800/PCS1900四频带直接调制锁相环发射机的宽带电感电容压控振荡器,采用温度计编码控制开关电容阵列,获得了宽频率覆盖范围,通过优化获得了良好的相位噪声性能.整个电路采用TSMC 0.18μm工艺实现,工作电压为3 V.仿真结果表明:压控振荡器的频率范围3 055～4 176 MHz(31%),调谐增益19 MHz/V变化至44MHz/V,相对最大调谐增益的变化值为56.8%,频偏20 MHz处相位噪声达到-155.7 dBc/Hz以下,最大功耗30 mW.     

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.     

一种双带宽UHF主从耦合式LC VCO

为了满足无线通信系统应用需要,设计了一种主从耦合式LC压控振荡器(VCO).基于0.18 μm CMOS标准工艺,由一个5 GHz主VCO和两个起分频作用的从VCO组成,其中主VCO选用PMOS考毕兹差分振荡结构,在两个互补交叉耦合的从VCO的输出端之间设置有注入式NMOS器件以达到分频的目的.仿真及硬件电路实验结果表明,在1.8 V低电源电压下,5 GHz主VCO的调谐范围为4.68～5.76 GHz,2.5 GHz从VCO的调谐范围为2.32～2.84 GHz;在1 MHz的偏频下,5 GHz主VCO的相位噪声为118.2 dBc/Hz,2.5 GHz从VCO的相位噪声为124.4 dBc/Hz.另外,主从VCO的功耗分别为6.8 mW和7.9 mW,因此特别适用于低功耗、超高频短距离无线通信系统中.     

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。