基于開關(guān)電容調(diào)諧的寬帶CMOS壓控振蕩器設(shè)計.pdf

1、壓控振蕩器(Voltage Controlled Oscillator,簡稱VCO)是鎖相環(huán)(PLL)的重要組成單元,它在很大程度上決定了PLL的性能.片上全集成壓控振蕩器設(shè)計是接收機(jī)中采用當(dāng)前CMOS工藝最具挑戰(zhàn)的部分.在多種射頻工藝(GaSe、SiGe、Bipolar、CMOS)中,CMOS工藝以其集成度高,低廉的成本逐漸得到廣泛應(yīng)用,因此,片上CMOS VCO也成為當(dāng)前射頻領(lǐng)域研究的熱點(diǎn).寬范圍調(diào)諧VCO模塊是雙變頻結(jié)構(gòu)的數(shù)字電視

2、調(diào)諧器專用芯片中的一個重要模塊,由于該芯片要把電視輸入信號(48MHz~860MHz)上變頻到固定的第一中頻(大約1.22GHz),所以,該課題設(shè)計的VCO模塊必須具有寬帶,高性能等特點(diǎn),而且是一個典型的數(shù)模混合集成電路設(shè)計.論文首先簡單介紹了片上VCO設(shè)計國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r,并提出了論文的設(shè)計目標(biāo),具體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個輸出頻率范圍為1.2GHz~2.1GHz,相位噪聲為-77dBc/10KHz的寬帶CMOS壓控振蕩器.然后論文對開關(guān)電容調(diào)

3、諧的LC VCO設(shè)計理論進(jìn)行了詳細(xì)的分析,包括振蕩器工作原理、VCO性能指標(biāo)、VCO常用結(jié)構(gòu)、片上電感和變?nèi)莨艿南嚓P(guān)理論、開關(guān)電容調(diào)諧理論、Leeson和Hajimiri相位噪聲模型,相位噪聲估計等.論文重點(diǎn)闡述了該課題的寬調(diào)諧范圍的VCO的數(shù)?；旌想娐返膶?shí)現(xiàn)方案,在方案中,利用了3個VCO實(shí)現(xiàn)寬范圍頻率覆蓋,每個VCO內(nèi)部采用了小變?nèi)莨芘c開關(guān)電容陣列組成調(diào)諧回路,并利用數(shù)?；旌想娐穼?shí)現(xiàn)了VCO的快速啟動控制、VCO的輸入電流自動控制、

4、VCO開關(guān)電容自動切換,3個VCO雙向自動轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵技術(shù).在電路設(shè)計分析完成之后,用Candence Virtuoso軟件實(shí)現(xiàn)了電路的版圖設(shè)計,并對版圖設(shè)計中的一些要點(diǎn)進(jìn)行了說明,譬如版圖的對稱性,寄生效應(yīng)等.最后,使用Synopsis Hspice和Cadence SpectreRF對電路進(jìn)行了仿真分析,并結(jié)合Verilog-A行為級建模語言實(shí)現(xiàn)了數(shù)?；旌想娐夫?yàn)證,給出了各個模塊的性能指標(biāo).仿真結(jié)果表明,在使用小調(diào)節(jié)范圍的變?nèi)莨艿那疤?/p>