基于CMOS工艺的太赫兹振荡器

在太赫兹频段,无源器件电容电感的品质因数低、电路的寄生参数以及MOS管的截止频率影响使太赫兹振荡器电路难以实现高功率输出。提出一种300 GHz可调谐振荡器,首先,采用改进的交叉耦合双推(Push-Push)振荡器结构,通过输出功率叠加的方法输出二次谐波300 GHz信号,增加了振荡器的输出功率并突破了MOS管截止频率,并通过增加栅极互连电感增加输出功率。其次,太赫兹振荡器摒弃传统片上可变电容调谐的方式,通过调节MOS管衬底电压改变MOS管的栅极寄生电容实现频率调谐,避免太赫兹频段引入低Q值电容,进一步增加了输出功率。提出的太赫兹振荡器采用台积电40 nm CMOS工艺,基波工作频率为154.5 GHz,输出二次谐波为 309.0 GHz,输出功率可达-3.0 dBm,相位噪声为-79.5 dBc/Hz@1 MHz,功耗为28.6 mW,频率调谐范围为303.5~315.4 GHz。     

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°。     

基于标准CMOS工艺的毫米波线性叠加振荡器

采用UMC0.18μm标准CMOS工艺,实现了输出频率为36.56GHz的振荡器。基波振荡单元使用交叉耦合振荡电路实现,两个基波振荡单元之间通过交叉互连实现相位钳位,得到四路振幅相等相位差为90°的正交振荡信号,四路正交信号通过线性叠加结构实现对基波信号的四倍频。突破了工艺截止频率的限制,显著的提高了振荡频率。芯片测试结果表明：工作电压1.8V时,消耗的电流为40mA,基波信号频率为9.14GHz,校正后输出功率为-10.85dBm,在1MHz频偏处相位噪声为-112.54dBc/Hz;四倍频信号频率为36.56GHz,校正后输出功率为-37.17dBm。本文中的振荡器可以广泛的应用于毫米波通信系统,有高集成度、低成本等优点。     

一种新的2.45GHz频率综合器设计与实现

提出了一种新的基于数字FLL的高速、低功耗2.45GHz频率综合器结构,它由鉴频器、数字控制电路、电流控制振荡器组成.它采用高速鉴频器对振荡器输出信号计数实现鉴频,数字控制电路根据鉴频结果调节振荡器输出信号频率来实现输出信号频率与目标频率的锁定.高速分频器基于异步计数结构,降低了内部模块工作频率,使得系统性能稳定;数字控制电路采用逐次逼近算法,使得锁定速度快;基于差分电流饥饿延迟单元的电流控制振荡器采用电流-电容双控模式,使得输出频率调节范围宽、精度高.该电路结构简单,易于实现,版图面积为13 200μm2.在0.18μm工艺下,仿真结果显示,其锁定时间为14μs;输出频率调节范围为1~4.5GHz;输出频率锁定2.450GHz;功耗为4.622mW.     

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。     

基于0.35μm SiGe BiCMOS的2.5GHz 低相位噪声LC压控振荡器的设计

介绍了一个基于0.35μm SiGe BiCMOS工艺的2.5GHz低相位噪声LC压控振荡器.文章重新定义了压控振荡器工作区域.分析表明谐振回路的电感值和偏置电流对振荡器的相噪优化有重要的影响.本文同时分析了CMOS和BJT压控振荡器设计思路的不同.本设计中,采用键合线来实现谐振回路中的电感来进一步提高相噪性能.该VCO和其他模块集成在一起实现了一个环路带宽为30kHz的频率综合器.测试结果表明,当中心频率为2.5GHz时,在100kHz和1MHz的频偏处相噪分别为-95dBc/Hz和-116dBc/Hz.工作电压为3V时,VCO核心电路的电流消耗为8mA.据我们所知,这是国内第一个采用SiGe BiCMOS工艺的差分压控振荡器.     

基于0.35μm SiGe BiCMOS的2.5GHz低相位噪声LC压控振荡器的设计

介绍了一个基于0.35μm SiGe BiCMOS工艺的2.5GHz低相位噪声LC压控振荡器.文章重新定义了压控振荡器工作区域.分析表明谐振回路的电感值和偏置电流对振荡器的相噪优化有重要的影响.本文同时分析了CMOS和BJT压控振荡器设计思路的不同.本设计中,采用键合线来实现谐振回路中的电感来进一步提高相噪性能.该VCO和其他模块集成在一起实现了一个环路带宽为30kHz的频率综合器.测试结果表明,当中心频率为2.5GHz时,在100kHz和1MHz的频偏处相噪分别为-95dBc/Hz和-116dBc/Hz.工作电压为3V时,VCO核心电路的电流消耗为8mA.据我们所知,这是国内第一个采用SiGe BiCMOS工艺的差分压控振荡器.     

基于CMOS工艺的低相噪宽带压控振荡器设计

采用CSMC0.18μm混合信号工艺。设计了一款应用于频率综合器的单片集成宽带压控振荡器。电路采用互补交叉耦合结构,各部分都经过精心构架,如管子的尺寸,元件的布局,电流源的大小等等,以获得最佳的相位噪声性能。振荡器采用多段调节的方式,实现1.5～2.1GHz的宽带调谐。仿真结果表明,在电源电压1.8V的情况下,压控振荡器的中心频率为1.8GHz。中心频率附近(600kHz),相位噪声达到-121dBc/Hz,振荡器的工作电流为1.4mA。     

无线局域网接收机用频率综合器的关键技术

对无线局域网接收机用锁相环型频率综合器的几项关键技术进行了研究.首先分析了锁相环型频率综合器的结构并提出了系统的主要参数.采用TSMC 0.18μm射频CMOS工艺设计了一个具有低相位噪声的单片LC调谐型压控振荡器.其在4.189GHz频点上4MHz频偏处所测得的相位噪声为-117dBc/Hz.采用TSMC 0.18μm混合信号CMOS工艺实现了具有低功耗的下变频模块电路.该电路在1.8V电源供电下可正常工作,功耗为13mW.     

无线局域网接收机用频率综合器的关键技术

对无线局域网接收机用锁相环型频率综合器的几项关键技术进行了研究.首先分析了锁相环型频率综合器的结构并提出了系统的主要参数.采用TSMC 0.18μm射频CMOS工艺设计了一个具有低相位噪声的单片LC调谐型压控振荡器.其在4.189GHz频点上4MHz频偏处所测得的相位噪声为-117dBc/Hz.采用TSMC 0.18μm混合信号CMOS工艺实现了具有低功耗的下变频模块电路.该电路在1.8V电源供电下可正常工作,功耗为13mW.     

0.35μm SiGe BiCMOS工艺Colpitts振荡器分析与设计

应用标准0.35μm SiGe BiCMOS工艺设计Colpitts压控振荡器。采用开环S参数计算电路指标,计算结果与测量结果符合较好。测量结果表明,在3.3V电源电压下,压控振荡器的频率范围覆盖340~400MHz,10kHz频偏处相位噪声为-91dBc/Hz,输出功率-3dBm。芯片面积550μm×300μm。     

A 1.1GHz LC VCO with Automatic Amplitude Control for Tuner Applications

为集成调谐器接收机芯片系统设计了一个带自动幅度控制回路的差分结构电容电感压控振荡器.通过采用pMOS管作为有源负阻使振荡器谐振回路可以直接接地电平,减小了寄生效应,扩大了频率调谐的线性及其范围.采用的自动幅度控制AAC回路具有元件少,噪声低,控制灵敏,调节容易,结构简单及设计方便的优点,并保证振荡器电路的性能最小地依赖于环境和制造工艺参数的变化.所设计的压控振荡器采用新加坡特许50GHz 0.35μm SiGe BiCMOS工艺流片,经测试在1MHz频率偏移处达到了-127.27dBc/Hz的相位噪声性能,具有宽的(990～1140MHz)和线性(调谐增益32.4MHz/V)的频率调谐曲线.整个振荡器电路在5V的供电电压下仅消耗6.6mA的电流,可以满足调谐器的应用需要.     

多相位低相位噪声5GHz压控振荡器的设计

采用TSMC 0.18μmCMOS工艺实现了全差分相位差为 450 的 LC低相位噪声环形压控振荡器电路。芯片面积 1.05 mm×1.00 mm。当仅对差分输出振荡信号的一端进行测试时, 自由振荡频率为5.81 GHz, 在5 MHz频偏处的相位噪声为-101.62 dBc/Hz。     

为调谐器设计的带自动幅度控制1.1GHz差分压控振荡器

为集成调谐器接收机芯片系统设计了一个带自动幅度控制回路的差分结构电容电感压控振荡器.通过采用pMOS管作为有源负阻使振荡器谐振回路可以直接接地电平,减小了寄生效应,扩大了频率调谐的线性及其范围.采用的自动幅度控制AAC回路具有元件少,噪声低,控制灵敏,调节容易,结构简单及设计方便的优点,并保证振荡器电路的性能最小地依赖于环境和制造工艺参数的变化.所设计的压控振荡器采用新加坡特许50GHz 0.35μm SiGe BiCMOS工艺流片,经测试在1MHz频率偏移处达到了-127.27dBc/Hz的相位噪声性能,具有宽的(990～1140MHz)和线性(调谐增益32.4MHz/V)的频率调谐曲线.整个振荡器电路在5V的供电电压下仅消耗6.6mA的电流,可以满足调谐器的应用需要.     

一种中心频率可调的VCO电路设计

采用0.18μm CMOS工艺设计了一种用于高速锁相环系统的压控振荡器(VCO)电路,该电路的中心频率可根据需要进行调节.电路采用SMIC 0.18 μm工艺模型,使用Cadence的Spectre工具进行了仿真,仿真结果表明,该电路可工作在2.125～3.125 GHz范围内,在5 MHz频偏处的相位噪声为-105 dBc/Hz.     

0.18μm CMOS工艺全集成LC谐振压控振荡器的优化设计

本文介绍了用0．18μm六层金属混合信号／射频CMOS工艺设计的两个LC谐振压控振荡器，给出了优化设计的方法、步骤和测试结果。两个振荡器均使用片上元件实现。第一个振荡器采用混合信号晶体管设计，振荡频率为2．64GHz，相位噪声为-93．5dBc／Hz@500kHz。第二个振荡器使用相同的电路结构，但采用射频晶体管设计，振荡频率为2．61GHz，相位噪声为-95．8dBc／Hz@500kHz。在2V电源下，它们的功耗均为8mW，最大输出功率分别为-7dBm和-5．4dBm。     

一种宽带低相噪CMOS LC压控振荡器设计

设计了一种频率可调范围约830MHz全集成CMOS LC压控振荡器.该压控振荡器利用了一种改进的四位二进制加权的开关电容阵列扩大了其调谐范围;采用了可变尾电流源设计,使得振荡信号在整个频率范围内幅度变化不大.结果表明,该压控振荡器总调节范围1.12～1.95GHz,功耗为6.5～19.1mW,采用0.35μm CMOS RF工艺设计版图面积为360μm×830μm,工作于1.1GHz和1.9GHz时,1MHz频偏处的单边带相位噪声分别为-122dBc/ Hz、-120dBc/ Hz.     

基于0.18μm CMOS工艺的环形行波振荡器

环形行波振荡器（rotary traveling-wave oscillators, RTWOs）是近年提出的一种基于传输线的新型千兆赫兹时钟生成技术,但研究表明该技术同样适用于压控振荡器设计。与普通LC振荡电路不同,环形行波振荡器可以很方便地产生幅度一致的差分多相（360o）振荡信号。本文基于SMIC 0.18μm CMOS工艺设计实现了一个工作于5.8GHz频段的环形行波振荡器,文中同时给出了仿真结果和测试结果。芯片大小为1.5×1.5 mm2。测试结果表明环形行波振荡器实际振荡频率为5.285GHz,相应输出功率6.68dBm,距离载波1MHz处相位噪声为-102dBc/Hz。     

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。     

基于012μm GaAs PHEMT 工艺的压控振荡器IC 设计

摘要:给出了一个采用012μm GaAs PHEMT工艺设计的全集成差分负阻式LC 压控振荡器电路,芯片面积为0152 × 017 mm2 。采用313 V 正电源供电,测得输出功率约- 11122 dBm ,频率调节范围61058 GHz～91347 GHz ;在自由振荡 频率712 GHz 处,测得的单边带相位噪声约为- 82 dBc/ Hz @100 kHz.