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.     

一种应用于低噪声PLL的RF-VCO设计

在PLL电路设计中,压控振荡器设计是电路的关键模块,按类型又主要分为LC震荡器和环形振荡器两种,其性能直接决定了相位噪声、频率稳定度及覆盖范围。文章介绍了一款1.8 GHz的基于交叉耦合对LC结构的低噪声CMOS压控振荡器的设计,并对调谐范围、相位噪声以及电路起振条件等做了分析讨论。该设计采用0.18μm 6层金属CMOS工艺制造,模块面积为0.3 mm2,电路经过Cadence SpectreRF仿真,VCO的输出范围为1 594~2 023 MHz,中心频率1.8 GHz输出时相位噪声为-118 dBc/Hz@600 kHz,1.9 GHz输出时相位噪声为-121 dBc/Hz@600 kHz。结果表明该VCO设计达到了较宽的频率覆盖范围和较低的相位噪声,可以满足低噪声PLL的设计要求。     

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。.     

一个6GHz宽带低相位噪声CMOS LC VCO

用SMIC 0.13 μm CMOS工艺实现了一个低相位噪声的6 GHz压控振荡器(VCO).在对其相位噪声分析的基础上,通过改进和优化传统的调谐单元和噪声滤波电路以及加入源极负反馈电阻实现了一个宽带、低增益、低相位噪声VCO.测试结果显示,在中心频率频偏1 MHz处的相位噪声为-119 dBc/Hz,频率调谐范围为6...     

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。     

基于超谐波注入锁定的低相噪QVCO的设计

对基于注入锁定的正交压控振荡器(QVCO)电路进行了研究和分析,设计了一个低相位噪声、低相位误差的QVCO电路,该电路由两个电感电容压控振荡器(LC VCO)在正交相位进行超谐波耦合,通过一个频率倍增器在交叉耦合对的共模信号点注入同步信号.通过对相位误差公式的推导,提出了降低相位误差的方法,由于该电路在共模点采用二倍频取样,抑制了尾电流的闪烁噪声,降低了相位噪声.电路基于TSMC 0.18 μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺实现,测试结果表明,当谐振频率从4.5 GHz调谐到4.9 GHz时,在电源电压为1.8V时,电路消耗功率为13 mW,1 MHz频偏处的单边带(SSB)相位噪声为-129.95 dBc/Hz,与传统的QVCO相比,噪声性能得到了改善.     

1.8 V低相位噪声全集成LC压控振荡器的设计

介绍了一种全集成的LC压控振荡器(VCO)的设计。该电路的中心频率为3.8 GHz,电源电压为1.8 V,采用0.18μm CMOS工艺制作。测试结果表明,VCO的相位噪声在偏离中心频率1 MHz时达到-126 dBc/Hz,调谐范围达到9%,VCO核心电路功耗小于8 mW。     

UHF RFID中低噪声正交压控振荡器设计

采用标准0.18μm RF CMOS工艺,设计了一种低相位噪声正交压控振荡器(QVCO)电路。该QVCO电路采用了两种新技术:分裂转换偏置与电容耦合技术。该电路不仅获得较好的相位噪声,还具有良好的相位误差。仿真结果表明,1.8V电压下,电路功耗为10.28mW。实现了848.1MHz~1.048GHz的调谐范围,输出频率为920MHz时,在频偏1MHz处,相位噪声为-127.5dBc/Hz,相位误差最小可达到0.01°。     

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L、S波段微机械压控振荡器

报道了一种中心频率为2GHz的电感电容(LC)压控振荡器,其谐振回路由微机械可变电容和键合线电感构成。微机械可变电容采用与集成电路兼容的表面微机械工艺制造,在2GHz时其Q值约为32.6,当调节电压从0V增大到12V时,电容量变化范围为25%。通过键合技术将微机械可变电容与有源电路集成在一起,制备了MEMSVCO器件,测试结果表明,载波频率为2.004GHz时,VCO的单边带相位噪声为-103.5dBc/Hz@100kHz,输出功率为12.51dBm。调频范围约为4.8%。     

A 0.7 V 6.66–9.36 GHz wide tuning range CMOS LC VCO with small chip size

The circuit designs are based on TSMC 0.18 μm CMOS standard technology model. The designed circuit uses transformer coupling technology in order to decrease chip area and increase the Q value. The switched-capacitor topology array enables the voltage-controlled oscillator (VCO) to be tuned between 6.66 and 9.36 GHz with 4.9 mW power consumption at supply voltage of 0.7 V, and the tuning range of the circuit can reach 33.7%. The measured phase noise is ?110.5 dBc/Hz at 1 MHz offset from the carrier frequency of 7.113 GHz. The output power level is about ?1.22 dBm. The figure-of-merit and figure-of-merit-with-tuning range of the VCO are about ?180.7 and ?191.25 dBc/Hz, respectively. The chip area is 0.429 mm² excluding the pads. The presented ultra-wideband VCO leads to a better performance in terms of power consumption, tuning range, chip size and output power level for low supply voltage.     

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。     

射频卫星电视天线电路中LC压控振荡器设计

本文设计了一款应用于卫星电视天线电路中低功耗、低相噪的宽带单片集成压控振荡器。该振荡器利用PMOS尾电流源和MIM电容阵列结构。在保证调谐范围的前提下,有效的降低了相位噪声。使得该压控振荡器实现了3.384GHz~4.022GHz频段的覆盖,在中心频率为3.7GHz时,100Hz和1MHz频偏处的相位噪声分别为-90.4dBc/Hz和-119.1dBc/Hz,工作电压下为1.8V,功耗仅为2.5mW。     

低电调电压全集成10~20GHz VCO的设计与实现

研制了一款低电调电压、多频段压控振荡器(VCO)微波单片集成电路(MMIC),MMIC主要由6频段振荡电路、控制电路、译码电路等组成。将10~20 GHz的频率范围分为6个频段覆盖,从而将电调电压控制在5 V以内。基于GaAs异质结双极晶体管(HBT) 2μm工艺对所设计的VCO进行了流片验证,芯片面积为3.4 mm×3.2 mm。测试结果表明,在室温下,当电源电压为5 V、电调电压在0~5 V时,每个频段VCO可覆盖的频率为9.58~11.6 GHz、11.06~13.23 GHz、12.77~14.89 GHz、14.21~16.48 GHz、16~18.48 GHz和17.7~20.17 GHz;当电调电压为2.5 V、频偏为100 kHz时,每个频段VCO的相位噪声分别为-91.8、-90.5、-90.3、-90、-88.2和-87.1 dBc/Hz。因此,该6频段VCO覆盖了10~20 GHz的频率范围,且每段VCO的相位噪声指标良好,可满足低压电子系统的应用需求。     

一种简易微波VCO的设计*

描述了一种高性能简易微波VCO器件的设计和实验。该器件基于负阻原理设计,利用微波FET和变容二极管等分立元件制作,具有高性价比的特点。设计过程中利用ADS软件进行电路的匹配和优化,通过合适的外电路设计对变容二极管VCO的调频线性度进行改善,同时,降低了VCO的相位噪声。实际电路的测试结果表明,当该VCO的中心频率为4.3GHz时,其调谐范围大于200MHz,输出功率大于5.2dBm,相位噪声优于-112dBc/Hz@1MHz和-83dBc/Hz@100kHz。     

A Millimeter-Wave CMOS LC-Tank VCO With an Admittance-Transforming Technique

A novel circuit topology suitable for millimeter-wave voltage-controlled oscillators (VCOs) is presented. With the admittance-transforming technique, the proposed VCO can operate at a frequency close to the f_max of the transistors while maintaining remarkable circuit performance in terms of phase noise, tuning range, and output power. Using a standard micrometer CMOS process, a U-band VCO is implemented for demonstration. The fabricated circuit exhibits a frequency tuning range of 1.1 GHz in the vicinity of 50 GHz. The measured output power and phase noise at 1-MHz offset are -11 dBm and -101 dBc/Hz, respectively. Operated at a supply voltage of 1.8 V, the VCO core consumes a DC power of 45 mW.     

新型复合沟道Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT低相位噪声微波单片集成压控振荡器

设计并研制了一种新型复合沟道Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT(CC-HEMT)微波单片集成压控振荡器(VCO),且测试了电路的性能.CC-HEMT的栅长为1μm,栅宽为100μm.叉指金属-半导体-金属(MSM)变容二极管被设计用于调谐VCO频率.为提高螺旋电感的Q值,聚酰亚胺介质被插入在电感金属层与外延在蓝宝石上GaN层之间.当CC-HEMT的直流偏置为Vgs=-3V,Vds=6V,变容二极管的调谐电压从5.5V到8.5V时,VCO的频率变化从7.04GHz到7.29GHz,平均输出功率为10dBm,平均功率附加效率为10.4%.当加在变容二极管上电压为6.7V时,测得的相位噪声为-86.25dBc/Hz(在频偏100KHz时)和-108dB/Hz(在频偏1MHz时),这个结果也是整个调谐范围的平均值.据我们所知,这个相位噪声测试结果是文献报道中基于GaN HEMT单片VCO的最好结果.