超低功耗低相位噪声CMOS LC-VCO的设计与实现

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即使在电源电压低于阈值电压的情况下实现了低相位噪声和超低功率消耗。该超低功耗的VCO采用SMIC 0.18um 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0.4 V电源供电和工作频率为2.433 GHz时,相位噪声为-125.3 dBc/Hz@1MHz,核心直流功耗仅为640uW。芯片的工作频率为2.28-2.48 GHz,调谐范围为200 MHz (8.7%),电路的优值为-195.7dB。该VCO完全可以满足IEEE 802.11b接收机的应用要求。     

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。     

基于漏栅极反馈技术的低相位噪声VCO设计

提出了一种新颖的嵌有阻抗变换模块(ITB)，而不具有尾电流源的压控振荡器(VCO),ITB的引入抑制了由有源器件引起的噪声退化问题，交叉耦合晶体管基本上工作于饱和状态，抑制了LC谐振回路品质因子的降低，而且，该结构相对于传统的 VCO而言，具有更容易满足的起振条件，并且保持了低电压工作下的低噪声性能，基于0.18μｍCMOS工艺对该VCO进行设计并流片实现，测试结果表明，所提出的VCO振荡频率为4.82ＧＨｚ~ 6.1ＧＨｚ,调谐范围为23.5％,相位噪声为-122.5ｄＢｃ/Ｈｚ＠1ＭＨｚ~ 115.6ｄＢｃ/ Ｈｚ＠1ＭＨｚ,电路在1Ｖ 电压供电下,消耗了1.5ｍＷ 的功耗。     

高速低相位噪声VCO设计

压控振荡器已经成为当今时钟恢复电路和频率合成电路中不可缺少的组成部分。本文分别从压控振荡器的振荡频率和相位噪声两个角度，详细阐述影响VCO性能的因素，并提出相应的改进方法。     

一种0.8V低功耗低相位噪声锁相环的设计

本文提出了一种低电压应用的低功耗、低相位噪声锁相环（PLL）。其中压控振荡器（VCO）的工作电压为0.5V,其他模块的工作电压为0.8V。为了适应极低电压下的应用,文中振荡器采用了纯NMOS差分拓扑结构,鉴频鉴相器（PFD）采用改进的预充电结构,而电荷泵（CP）采用新型负反馈结构。预分频电路采用扩展的单相时钟逻辑电路构成,它可以工作在较高的频率下,节省了芯片面积和功耗。此外还采用了去除尾电流源等设计方法来降低相位噪声。采用SMIC 0.13μm RF CMOS工艺,在0.8V电源电压下,测得在整个锁定范围内,最差相位噪声为-112.4dBc/Hz@1MHz,其输出频率范围为3.166~3.383GHz。改进的PFD和新型CP功耗仅为0.39mW,占据的芯片面积仅100μm×100μm。芯片总面积为0.63mm2,在0.8V电源电压下功耗仅为6.54mW 。     

一种高工作频率、低相位噪声的CMOS环形振荡器

采用全开关状态的延时单元和双延时路径两种电路技术设计了一种高工作频率、低相位噪声的环形振荡器。环路级数采用偶数级来获得两路相位相差90°的正交输出时钟,芯片采用台湾TSMC0.18μmCMOS工艺。测试结果表明,振荡器在5GHz的工作频率上,在偏离主频10MHz处相位噪声可达-89.3dB/Hz。采用1.8V电源电压时,电路的功耗为50mW,振荡器核芯面积为60μm×60μm。     

2.4 GHz低相位误差低相位噪声CMOS QVCO设计

提出了一种新型的适用于锁相环频率合成器的正交压控振荡器(QVCO)结构,分析了QVCO的工作原理及其相位噪声性能.ADS仿真结果表明,电路工作在2.4 GHz、偏离中心频率600 kHz的情况下相位噪声为-115.4 dBc/Hz,在1.8 V电源下功耗仅为2.9 mW,输出信号的相位误差小于0.19°.结果还表明相对于目前流行的QVCO结构,提出的结构实现了低相位误差、低功耗、高FoM值.     

一种基于新型电容阵列的低功耗低相位噪声数字控制振荡器

摘要： 利用0.18CMOS六层金属工艺实现了一个全集成的低功耗低相位噪声的数字控制振荡器,该数字控制振荡器谐振回路由中央抽头对称螺旋电感和电容阵列构成。文中介绍并实现了一种新型的改变电容的方法。该方法在不需要改变接入谐振回路电容的数量而通过改变其互联拓扑关系来实现。测试结果表明,在1.8V电源电压下,核心模块消耗4.8mA的电流,相位噪声在1MHz频偏处为-122.5dBc/Hz。在1.6V的低电源电压,消耗约4mA的电流情况下,1MHz频偏处相位噪声仍可达到-121.5dBc/Hz. 同时,电源推挽度小于10MHz/V。     

基于可变电容反馈技术的宽带VCO设计

该文提出了一种用于展宽Colpitts压控振荡器(VCO)调谐范围(T_R)的技术。为了实现宽调谐范围,采用一种可变电容反馈技术,该技术同时可得到优于传统Colpitts VCO的相位噪声。且该结构采用动态正向衬底自偏技术,以实现VCO较低功耗、易于起振的特性。基于90 nm CMOS工艺,设计了一款VCO,其相位噪声为-101.9 dBc/Hz@1 MHz,调谐范围为28.1%,考虑调谐范围的品质因数可达-192.2 dBc/Hz。芯片在1 V电压供电下,消耗了5.8 mW,芯片面积为0.45 mm~2。     

变压器耦合的4.6GHz高性能正交CMOS压控振荡器设计

设计一种采用平面螺旋变压器作为耦合终端的CMOS电感电容正交压控振荡器,该正交VCO采用SMIC 0.18 um 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1.8 V电源供电和工作频率为4.6 GHz时,相位噪声为-125.7 dBc/Hz@1MHz,核心直流功耗仅为10 mW。根据时域的输出波形,测量的相位误差大约为1.5°,输出功率约为-2dBm。芯片的工作频率为4.36-4.68 GHz,调谐范围为320MHz(7.0％),电路的优值为-189dB。     

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 .5 GHz L C 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L C滤波技术.可变电容采用增强型MOS可变电容,取得了2 3%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- 118d Bc/ Hz的相位噪声性能.电源电压为3.3V时的功耗为4 m A.     

低相位噪声CMOS环形压控振荡器的研究与设计

针对个人电脑和通讯系统对频率合成器中振荡器的低相位噪声的要求,对基本的环形振荡器结构进行改进,设计了两种宽带低相位噪声CMOS环形压控振荡器(VCO),在800 MHz振荡频率、1 MHz频偏下,测试的相位噪声分别为-123 dBc/Hz和-110 dBc/Hz.两个VCO的调谐范围分别为450～1 017 MHz和559～935 MHz.     

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.     

CMOS集成电路中振荡器的设计及性能分析

本文讨论在CMOS集成电路设计中,常用到的三种振荡器,计算它们的振荡周期,并对电路进行了仿真及性能分析。     

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.     

C波段微波低相位噪声介质振荡源

介绍了微波低相位噪声介质振荡器的设计方法。就影响介质振荡器相位噪声的因素进行了讨论,从谐振回路有载Q值、有源器件、增益压缩量、电路模式等几个方面提出了降低相位噪声的方法,并给出了一个C波段微波低相噪振荡器的设计实例。测试结果表明:该振荡器工作频率3 900 MH z,输出功率大于10 dBm,相位噪声达到-102 dB c/H z@1 kH z;-128 dB c/H z@10 kH z。     

低相位噪声微波振荡器设计

针对Ka和Ku波段上、下变频装置对微波振荡器低相位噪声和小型化的要求,该文采用单环锁相式频率合成技术完成了微波振荡器的设计,并对锁相环的相位噪声进行了理论计算。分析了鉴相频率、鉴相器灵敏度和环路带宽对锁相环输出相位噪声的影响,根据分析结果对微波振荡器电路参数合理选择,同时兼顾了低相位噪声与小型化的设计要求。测试结果表明,振荡器的相位噪声指标与理论计算一致,各项指标均达到要求,可满足实际工程应用。     

一个新结构低功耗2.5 GHz CMOS LC压控振荡器的设计

压控振荡器是锁相环电路的关键的组成部分之一,采用新的电流复用结构,可以明显降低该电路的功耗,而且由于没有尾电流,新结构还能有效改善电路的相位噪声.在TSMC 0.18 CMOS 1P6M工艺下的仿真结果表明:在1.25 V供电电压下振荡器的调节范围是2.26 GHz到2.76 GHz,在频偏1 MHz处的相位噪声为--130 dBc/Hz,平均功耗不超过1.2 mW.