用于高性能鎖相環(huán)的CMOS振蕩器研究.pdf

1、日益普及的無線通訊網(wǎng)絡(luò)加快了復(fù)雜無線設(shè)備系統(tǒng)的革新和部署，射頻集成電路設(shè)計的集成化是通信系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向。振蕩器是通信系統(tǒng)的核心部件，它的性能在很大程度上決定了系統(tǒng)的指標(biāo)。振蕩器關(guān)鍵的性能指標(biāo)包括工作頻率、可調(diào)范圍、相位噪聲(Phase Noise)、功耗(Power Consumption)等。而在不同的應(yīng)用場景和系統(tǒng)中，對振蕩器的指標(biāo)要求也存在較大差異。例如注入鎖定的毫米波頻段的振蕩器設(shè)計中，在滿足工作頻率范圍要求的同時降低功

2、耗顯得非常有意義。而在較低頻率的GHz工作頻率范圍，降低功耗、優(yōu)化面積和頻率覆蓋范圍則成為常見的設(shè)計要求。
　　論文首先回顧了目前主流振蕩器的拓?fù)漕愋秃碗娐吩O(shè)計，并進(jìn)行了多種關(guān)鍵技術(shù)的研究。在毫米波頻率的注入鎖定振蕩器的設(shè)計中，本文主要研究了低功耗技術(shù)。通過設(shè)計一種電源端的注入結(jié)構(gòu)，該振蕩器能夠兼顧其它指標(biāo)的同時工作在較低的電壓下。該電路在Tower JAZZ0.18μm SiGe BiCMOS工藝進(jìn)行了流片驗證，測試結(jié)果表明該振

3、蕩器能夠工作鎖定在53.2GHz的頻率，核心電路在0.7V的供電電壓下功耗為3mW，面積為0.24mm2。
　　論文同時研究了在GHz頻率范圍內(nèi)的大帶寬振蕩器。文中分析了電感電壓控制振蕩器的理論模型和相位噪聲模型，介紹了多比特控制的振蕩器各個模塊對振蕩器Q值的影響。文中給出了電路恒定子帶設(shè)計和振蕩器相噪的優(yōu)化放法，使每條子帶上的頻率均滿足指標(biāo)要求。優(yōu)化后的振蕩器的頻率范圍為3.62-4.35GHz，調(diào)諧增益Kvco變化范圍為73.