应用于IMT-A和UWB系统的0.13μm CMOS宽带压控振荡器设计

基于TSMC 0.13μm CMOS工艺设计并实现了应用于IMT-Advanced和UWB系统的双频段宽带频率合成器中的电感电容压控振荡器(LC-VCO)。此压控振荡器的设计采用了开关电流源、开关交叉耦合对和噪声滤波等技术,以优化电路的相位噪声,功耗,振荡幅度,调谐范围等性能。为达到宽的调谐范围,核心电路采用了4比特可重构的开关电容调谐阵列。整个芯片包括焊盘面积为1.11′0.98 mm₂。测试结果表明,在1.2V电源电压下,两个频段压控振荡器所消耗的电流分别为3mA和4.5mA,压控振荡器的调谐范围为3.86~5.28GHz和3.14~3.88GHz。在振荡频率3.5GHz和4.2GHz上,1MHz频偏处,压控振荡器的相位噪声分别为-123dBc/Hz与-119dBc/Hz。     

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。     

CMOS低相位噪声压控振荡器的设计

基于65 nm CMOS标准工艺库,设计了一个工作频率在10 GHz的具有低相位噪声的CMOS电感电容型压控振荡器。该压控振荡器选用CMOS互补交叉耦合型电路结构,采用威尔逊型尾电流源负反馈技术来降低相位噪声。仿真结果表明,此压控振荡器工作频率覆盖范围为9.9~11.2 GHz,调谐范围为12.3%,中心频率为10.5 GHz,在频率偏移中心频率1 MHz下的相位噪声为-113.3 dBc/Hz,核心功耗为2.25 mW。     

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。     

26GHz宽带低噪声CMOS LC-VCO设计

基于90 nm CMOS工艺,设计实现了一种谐振频率为26 GHz的低噪声宽调谐范围的LC压控振荡器.分析了相邻MOM电容间的寄生电容并计入整体电容阵列当中,提高了谐振网络的品质因数,同时缩减了面积.分析了压控振荡器的相位噪声,采用了大尺寸尾电流管并覆盖大面积偏置滤波网络结构对相位噪声进行优化.经过测试验证,压控振荡器的谐振频率范围为24.2～29.6 GHz.当谐振频率为26 GHz时,在1 MHz频偏处相位噪声为-97.4 dBc/Hz,电路功耗为9.6 mW,FoM_T值为-182.5.     

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%.     

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.     

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.     

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.     

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。     

基于电容补偿的高线性低噪声2.4GHz CMOS LC 压控振荡器

实现了一个基于标准0.18µm CMOS工艺的2.4GHz高线性低噪声交叉耦合LC压控振荡器。基于三段分布式偏置的开关容抗管电路和差分开关电容电路,提出了一种调谐灵敏度补偿结构,减小了压控振荡器的增益变化,获得了高线性度和良好的相位噪声性能。与传统结构的压控振荡器相比,本文提出的压控振荡器在整个频率调谐范围内具有更加恒定的增益。当载波频率为2.42GHz 时,在100kHz和1MHz的频偏处相位噪声分别为-100.96dBc/Hz和-122.63dBc/Hz。工作电压为1.8V时,电路功耗为2.5mW。该压控振荡器面积为500×810 µm2。     

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.     

一种基于CMOS工艺的低相噪压控振荡器的设计

基于标准CMOS工艺,设计了一款适用于无线通信的基于标准CMOS工艺的频带压控振荡器,该芯片的中心频率2.8 GHz,芯片面积0.5×0.5 mm²,典型功耗为11 mA@3.3 V。测试结果表明,在0.8 V～2.5 V的电压调节范围内,压控振荡器输出频率范围为2.3 GHz ～3.3 GHz,通过电容阵列实现了1 GHz的调谐带宽,在2.8 GHz频率时的典型相位噪声为-81 dBc/Hz@10 kHz,压控振荡器的典型增益为40 MHz/V。     

0.18-mm RF CMOS 工艺电感电容压控振荡器*

采用SMIC 0.18mm RF CMOS工艺设计实现了一种低相位噪声的压控振荡器。该电路采用了优化设计的电感电容谐振腔,差分耦合的放大器作为负阻补偿谐振腔的能量损耗。为了拓宽电路的频率调谐范围,在电路中设计了三比特开关电容阵列。测试结果表明：振荡器频率调谐范围为1.92GHz 到3.35GHz,在2.4GHz 频率处偏移载波1MHz处的相位噪声为-117.8dBc/Hz。电路直流供电电压为1.8V,电流为5.6mA.,芯片尺寸为600mm′900mm。芯片性能良好,可以应用于IEEE802.11b标准的无线局域网接收机中。.     

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.     

24 GHz频段高性能压控振荡器的设计

设计了一种基于SMIC 40 nm射频CMOS工艺的低功耗、低噪声、宽调谐范围压控振荡器模块,可应用于24 GHz频段的多普勒或调频连续波雷达系统。分别从电路架构优化、电容电感等无源器件分析,介绍了提高电路性能的具体实现方式。采用了四位电容阵列,实现了6 GHz的宽调谐范围;通过可配置电容偏置电压的方法,使得相邻子带频率重叠范围达到41.8%。为了提高压控振荡器的噪声性能,采用了自行设计的高Q值八字电感,EMX仿真下Q值为27.12。通过Cadence仿真软件对电路进行仿真优化,实际芯片流片测试结果表明,该VCO实现了23.77～30.05 GHz的宽调谐范围,1.1 V电源下工作电流为2.2 mA,功耗为2.42 mW,相位噪声为-103.05 dBc/Hz@1 MHz和-123.27 dBc/Hz@10 MHz。     

一种低功耗C类LC压控振荡器

采用SMIC 65 nm标准CMOS工艺,设计了一种新型的低功耗电容电感压控振荡器(LC VCO)。采用幅度监测负反馈技术,保证振荡器正常启动并且工作于C类工作状态,最大程度地增加输出摆幅。与常规C类电容电感压控振荡器不同,采用电流复用技术可以在保证性能不变的情况下使VCO的功耗下降50％。后仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,该压控振荡器的功耗为1.1 mW,相位噪声为-123 dBc/Hz @1 MHz,FOM为190,振荡频率范围为2.3~2.6 GHz,可调谐范围为12%。     

高性能超低功耗的4.224GHz正交LC VCO

采用Jazz0.18μm RF CMOS工艺设计并实现应用于MB-OFDM超宽带频率综合器的4.224GHz电感电容正交压控振荡器。通过解析的方法给出了电感电容正交压控振荡器的模型,并推导出简洁的公式解释了相位噪声性能与耦合因子的关系。测试结果显示,核心电路在1.5V电源电压下,消耗6mA电流,频率调谐范围为3.566~4.712GHz;在主频频偏1MHz处的相位噪声为-119.99dBc/Hz,对应的相位噪声的FoM(Figure-of-Merit)为183dB;I、Q两路信号等效的相位误差为2.13°。