一种带有升压电路的0.5V 3GHz低功耗LC VCO设计

采用标准的0.13μm CMOS工艺实现了0.5V电源电压,3GHz LC压控振荡器。为了适应低电压工作,并实现低相位噪声,该压控振荡器采用了NMOS差分对的电压偏置振荡器结构,去除尾电流,以尾电感代替,采用感性压控端,增加升压电路结构使变容管的一端升压,这样控制电压变化范围得到扩展。测试结果显示,当电源电压为0.5V,振荡频率为3.126GHz时,在相位噪声为-113.83dBc/Hz@1MHz,调谐范围为12%,核心电路功耗仅1.765mW,该振荡器的归一化品质因数可达-186.2dB,芯片面积为0.96mm×0.9mm。     

一种UHF频段小数分频频率综合器设计与实现

基于130 nm CMOS工艺设计了一款特高频(UHF)频段的锁相环型小数分频频率综合器.电感电容式压控振荡器(LC VCO)片外调谐电感总值为2 nH时,其输出频率范围为1.06～1.24 GHz,调节调谐电感拓宽了频率输出范围,并利用开关电容阵列减小了压控振荡器的增益.使用电荷泵补偿电流优化了频率综合器的线性度与带内相位噪声.此外对电荷泵进行适当改进,确保了环路的稳定.测试结果表明,通过调节电荷泵补偿电流,频率综合器的带内相位噪声可优化3 dB以上,中心频率为1.12 GHz时,在1 kHz频偏处的带内相位噪声和1 MHz频偏处的带外相位噪声分别为-92.3和-120.9 dBc/Hz.最小频率分辨率为3 Hz,功耗为19.2 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CMOS工艺的低相位噪声LC压控振荡器

介绍了一种用于锁相环型频率合成器的单片集成LC压控振荡器。该压控振荡器在传统的电路结构基础上进行了改进,在保证调谐范围的前提下,有效地降低了相位噪声。压控振荡器使用了片上集成螺旋电感,采用中芯国际(SMIC)0.35μm 1P6M混合信号CMOS工艺。测试结果表明,该压控振荡器的可调频率为3~3.55 GHz,在3.55 GHz中心频率附近的相位噪声达到-128 dBc/Hz(600 kHz),整个压控振荡器的工作电压为3.3 V,工作电流为13 mA。     

一种新颖的低功耗低相位噪声VCO设计

作为收发器的重要模块,与其他收发器模块相比,压控振荡器(VCO)消耗了大量能源。由于许多射频应用系统采用电池作为能源,如WiFi、蓝牙及物联网等系统,因此,在保持合理的系统性能的前提下,需尽量降低功耗。该文研究了标准VCO结构的性能,并提出了一种新的CMOS VCO电路结构。与传统的CMOS VCO相比,该文提出的CMOS VCO只需较少的外部偏置电流便可产生更高的跨导,因而可以消耗更低的功耗。在1.8 V电压供电下,该文提出的VCO仅消耗了2.9 mW,取得了-124.3 dBc/Hz@1 MHz的相位噪声。     

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.     

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.     

基于背靠背PN变容管的低相位噪声LCVCO研究

研究了一种新型单片集成LC压控振荡器。该压控振荡器在传统的单端PN变容管电路结构基础上,通过对调谐电路进行改进,在保证调谐范围的前提下,有效地降低了相位噪声。压控振荡器使用高Q值螺旋电感,并采用SMIC0.18μm1P6M混合信号CMOS工艺实现。仿真结果表明,在调谐范围不变情形下,新型设计的VCO相位噪声比传统的改善了16.25dB@1kHz、8.08dB@100kHz。压控振荡器的中心频率1.8GHz,工作电压为1.8V,工作电流为3mA。     

一种基于键合线电感的LC-VCO设计方法

提出一种利用键合线电感设计VCO的方法,利用HFSS(High Frequency Structure Simulator)软件,建立电感仿真模型,在5 GHz以下与库模型相吻合.仿真结果表明,差分键合线电感受工艺偏差的影响小于15%,并提出一种减小互感的方式,使电感值在1～5 GHz范围内增加15%～175%.利用HFSS提取的等效电路,设计了一款输出频率为2～3.6 GHz的宽带压控振荡器(VCO),当工作在3.6 GHz时,1 MHz频偏处的相位噪声为-111 dBc/Hz,电流为1.5 mA.电路版图面积仅为0.1 mm2,较之采用片上电感的VCO(0.19 mm2),面积减小45%.     

用于微波通信的2.4 GHz压控振荡器优化设计

石英晶体微天平(QCM)是一种高灵敏度的传感器,通过建立QCM参数变化与被测粘弹性薄膜之间的关系,可以对其进行量化分析及表征。该文基于石英晶体本构方程,推导了在气相条件下,不考虑电容效应的粘弹性薄膜吸附的QCM等效BVD模型,给出了一个关于粘弹性薄膜物理性质的QCM等效参数与频率变化的显式表达,揭示了粘弹性薄膜的损耗模量和存储模量在气相中产生“额外质量效应”的物理现象。与Arnau给出的EBVD模型相比,该文推导的BVD模型具有更高的准确度。结果表明,该模型可被应用于气相粘弹性薄膜的特性分析。     

2.5GHz低相位噪声CMOS LC VCO的设计

用0.35μm、一层多晶、四层金属、3.3V的标准全数字CMOS工艺设计了一个全集成的2.5GHz LC VCO,电路采用全差分互补负跨导结构以降低电路功耗和减少器件1/f噪声的影响.为了减少高频噪声的影响,采用了在片LC滤波技术.可变电容采用增强型MOS可变电容,取得了23%的频率调节范围.采用单个16边形的对称片上螺旋电感,并在电感下加接地屏蔽层,从而减少芯片面积,优化Q值.取得了在离中心频率1MHz处-118dBc/Hz的相位噪声性能.电源电压为3.3V时的功耗为4mA.     

宽带LC压控振荡器的相位噪声优化设计

采用0.35 μm BiCMOS工艺,设计了一款基于开关电容阵列结构的宽带LC压控振荡器.同时分析了电路中关键参数对相位噪声的影响.基于对VCO中LC谐振回路品质因数的分析,优化了谐振回路,提高了谐振回路的品质因数以降低VCO的相位噪声.采用噪声滤波技术,减小了电流源晶体管噪声对压控振荡器相位噪声的影响.测试结果表明,优化后的压控振荡器能够覆盖1.96～2.70 GHz的带宽,频偏为100 kHz和1 MHz的相位噪声分别为-105和-128 dBc/Hz,满足了集成锁相环对压控振荡器的指标要求.     

变压器反馈的超低功耗低相位噪声CMOSLC-VCO设计

设计了一种全集成交叉耦合变压器反馈的LC压控振荡器(LC-VCO),该VCO在电源电压低于阈值电压的情况下实现了超低功率消耗和低相位噪声.该超低功耗的VCO采用SMIC 0.18μm数模混合RF 1P6M CMOS工艺进行了流片验证.测试结果表明:电路在0.4V电源供电和工作频率为2.433GHz时,相位噪声为-125.3dBc/Hz(频偏1MHz),核心直流功耗仅为720μW.芯片的工作频率为2.28～2.48GHz,调谐范围为200MHz(8.7%),电路的优值为-193.7dB,信号的输出功率约为1dBm.该VCO完全可以满足IEEE 802.11b接收机的应用要求.     

基于HP3048A系统的晶体振荡器相位噪声的快速测量方法

介绍了一种基于HP3048A相位噪声测量系统的相位噪声的拓展测量方法(即用USB接口卡取代HPIB接口卡,用与待测信号源具有相同中心频率的VCO取代HP8662),讨论了该拓展方法在射频信号源相位噪声测量中的应用,并给出了测量系统噪声本底的方法以及射频晶振的典型测量结果。     

一种核心尺寸可缩放的低相位噪声LC VCO设计

基于TSMC 0.13μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种用于多标准移动收发机的核心尺寸可缩放LC压控振荡器(VCO)。理论分析表明,当核心电流较小时,较大尺寸的VCO具有较低的相位噪声,而当核心电流较大时,较小尺寸的VCO具有较低的相位噪声,因此,该文将VCO的核心尺寸设置成可随电流变化的缩放尺寸。最终芯片测试结果表明,在核心电流为4.2mA,振荡频率5GHz的情况下,VCO的相位噪声为-121.6dBc/Hz@1 MHz;在核心电流为16 mA,振荡频率5GHz的情况下,VCO的相位噪声为-128.5dBc/Hz@1 MHz。     

一种改进的差分环型振荡器相位噪声模型

在Razavi模型和Weigandt模型的基础上,提出了一种改进的差分环型振荡器相位噪声模型.新模型考虑了环振非线性对相位噪声的影响,从新的角度讨论了相位噪声的三种发生机制和影响,讨论了闪烁噪声的优化方法,得到了新的相位噪声模型,并依此着重分析了对管尺寸和环振级数对相位噪声的影响.最后,分析了低噪声设计的一些原则.采用CSM0.35μm工艺进行了流片验证,模型与测试结果能够很好地吻合     

小型低相噪恒温晶体振荡器设计

根据用户需要,该文设计了一种小体积低相噪40 MHz恒温晶体振荡器。该振荡器采用低噪声线性稳压器(LDO)作为电源、SC-切晶体谐振器及B模抑制网络等设计,在减小体积的同时提高了产品的相位噪声。温控系统采用直放式加热电路,比例积分的算法,有源负载作为加热元件,提高产品的控温精度,降低环境温度变化对振荡器带来的影响。该振荡器工作稳定可靠,工作电压仅为5 V。其温度-频率特性绝对值不大于0.02×10~(-6)(-30～+70℃),相位噪声不大于-160 dBc/Hz@1 kHz的指标。功耗仅为0.9 W,体积仅为20 mm×12 mm×10 mm。     

X波段低相噪合成频率源设计

利用阶跃恢复二极管的强非线性特征和50MHz参考源,设计出一种高效率微波梳状发生器基准信号源,并通过此信号源采用谐波双混频合成法研制出低相噪、高杂散抑制的X波段跳频频率源。主要性能参数实测结果为:输出频率7.6～8.5GHz,频率跳频间隔50MHz,相位相噪≤-105dBc/Hz/1kHz、杂散抑制≤-60dBc。     

一种新型低功耗CMOS压控振荡器采用电感偏置实现高性能的FoM

A novel voltage-controlled oscillator(VCO) topology with low voltage and low power is presented. It employed the inductive-biasing to build a feedback path between the tank and the MOS gate to enhance the voltage gain from output nodes of the tank to the gate node of the cross-coupled transistor. Theoretical analysis using timevarying phase noise theory derives closed-form symbolic formulas for the 1/f~2 phase noise region, showing that this feedback path could improve the phase noise performance. The proposed VCO is fabricated in TSMC 0.13 m CMOS technology. Working under a 0.3 V supply voltage with 1.2 m W power consumption, the measured phase noise of the VCO is –119.4 d Bc/Hz at 1 MHz offset frequency from the carrier of 4.92 GHz, resulting in an Fo M of 192.5 d Bc/Hz.