16GHz CMOS 4：1分频器

高速CMOS 可编程分频器的研究与设计欧雨华 严利民（上海大学微电子研究与开发中心，上海 200072）来源：微计算机信息摘要：本文通过对CMOS 可编程分频器原理的分析与研究，提出了一种新的可实现任意分频的可编程分频器结构，这种结构大大提高了可编程分频器的输入带宽，同时功耗不大，抗干扰能力强，可适用于锁相环、频率综合器的设计中。

该设计在宏力CMOS 0.18um 工艺下通过仿真和验证，输入频率可以达到3.3G Hz 。

关键词：可编程分频器 CMOS 0.18um 工艺 高输入带宽 锁存器1． 介绍可编程高带宽分频器在锁相环、频率综合器、FM 调制器等方面有着广泛的应用[1]。

分频器大多采用约翰逊计数器实现，约翰逊计数器结构如下图一所示：这种结构,反馈网络逻辑函数取为0n D Q =能够用n 个D 触发器实现2n 分频，广泛应用于分频设计中。

若反馈网络逻辑函数取为01&n n D Q Q −=，则可实现2n-1分频，同时反馈网络也比较简单，输入时钟带宽很高[2]。

根据以上的分析可知,实现任意分频的可编程分频器的结构如下图二所示。

这种结构可编程分频器就是利用图二所示的选择器来控制反馈网络函数为n Q 、1&n n Q Q −、1n Q −或21&n n Q Q −−，依此类推，这种结构用N 个D 触发器可以实现2至2N 任意分频。

但是，使用这种结构，反馈网络选择器MUX 逻辑将设计得相当复杂，反馈组合逻辑延时t p 将严重制约着输入带宽[3]，早期很多人花了很多精力去研究设计这个MUX ，以求尽量提高可编程分频器的输入带宽，但效果不明显。

2． 任意分频的可编程分频器结构上图二结构，由于组合逻辑的延时过大而限制了整个分频器的最高输入时钟频率[3]。

本文提出一种方法，将D 触发器打开成两个单个锁存器[3],同时将图二中选择器（逻辑复杂、延迟长）拆分成逻辑简单、延迟短的选择器整合到锁存器之间，大大提高分频器输入带宽[2]。

74系列TTL电路检索7400 TTL 2输入端四与非门7401 TTL 集电极开路2输入端四与非门7402 TTL 2输入端四或非门7403 TTL 集电极开路2输入端四与非门7404 TTL 六反相器7405 TTL 集电极开路六反相器7406 TTL 集电极开路六反相高压驱动器7407 TTL 集电极开路六正相高压驱动器7408 TTL 2输入端四与门7409 TTL 集电极开路2输入端四与门7410 TTL 3输入端3与非门74107 TTL 带清除主从双J-K触发器74109 TTL 带预置清除正触发双J-K触发器7411 TTL 3输入端3与门74112 TTL 带预置清除负触发双J-K触发器7412 TTL 开路输出3输入端三与非门74121 TTL 单稳态多谐振荡器74122 TTL 可再触发单稳态多谐振荡器74123 TTL 双可再触发单稳态多谐振荡器74125 TTL 三态输出高有效四总线缓冲门74126 TTL 三态输出低有效四总线缓冲门7413 TTL 4输入端双与非施密特触发器74132 TTL 2输入端四与非施密特触发器74133 TTL 13输入端与非门74136 TTL 四异或门74138 TTL 3-8线译码器/复工器74139 TTL 双2-4线译码器/复工器7414 TTL 六反相施密特触发器74145 TTL BCD—十进制译码/驱动器7415 TTL 开路输出3输入端三与门74150 TTL 16选1数据选择/多路开关74151 TTL 8选1数据选择器74153 TTL 双4选1数据选择器74154 TTL 4线—16线译码器74155 TTL 图腾柱输出译码器/分配器74156 TTL 开路输出译码器/分配器74157 TTL 同相输出四2选1数据选择器74158 TTL 反相输出四2选1数据选择器7416 TTL 开路输出六反相缓冲/驱动器74160 TTL 可预置BCD异步清除计数器74161 TTL 可予制四位二进制异步清除计数器74162 TTL 可预置BCD同步清除计数器74163 TTL 可予制四位二进制同步清除计数器74164 TTL 八位串行入/并行输出移位寄存器74165 TTL 八位并行入/串行输出移位寄存器74166 TTL 八位并入/串出移位寄存器74169 TTL 二进制四位加/减同步计数器7417 TTL 开路输出六同相缓冲/驱动器74170 TTL 开路输出4×4寄存器堆74173 TTL 三态输出四位D型寄存器74174 TTL 带公共时钟和复位六D触发器74175 TTL 带公共时钟和复位四D触发器74180 TTL 9位奇数/偶数发生器/校验器74181 TTL 算术逻辑单元/函数发生器74185 TTL 二进制—BCD代码转换器74190 TTL BCD同步加/减计数器74191 TTL 二进制同步可逆计数器74192 TTL 可预置BCD双时钟可逆计数器74193 TTL 可预置四位二进制双时钟可逆计数器74194 TTL 四位双向通用移位寄存器74195 TTL 四位并行通道移位寄存器74196 TTL 十进制/二-十进制可预置计数锁存器74197 TTL 二进制可预置锁存器/计数器7420 TTL 4输入端双与非门7421 TTL 4输入端双与门7422 TTL 开路输出4输入端双与非门74221 TTL 双/单稳态多谐振荡器74240 TTL 八反相三态缓冲器/线驱动器74241 TTL 八同相三态缓冲器/线驱动器74243 TTL 四同相三态总线收发器74244 TTL 八同相三态缓冲器/线驱动器74245 TTL 八同相三态总线收发器74247 TTL BCD—7段15V输出译码/驱动器74248 TTL BCD—7段译码/升压输出驱动器74249 TTL BCD—7段译码/开路输出驱动器74251 TTL 三态输出8选1数据选择器/复工器74253 TTL 三态输出双4选1数据选择器/复工器74256 TTL 双四位可寻址锁存器74257 TTL 三态原码四2选1数据选择器/复工器74258 TTL 三态反码四2选1数据选择器/复工器74259 TTL 八位可寻址锁存器/3-8线译码器7426 TTL 2输入端高压接口四与非门74260 TTL 5输入端双或非门74266 TTL 2输入端四异或非门7427 TTL 3输入端三或非门74273 TTL 带公共时钟复位八D触发器74279 TTL 四图腾柱输出S-R锁存器7428 TTL 2输入端四或非门缓冲器74283 TTL 4位二进制全加器74290 TTL 二/五分频十进制计数器74293 TTL 二/八分频四位二进制计数器74295 TTL 四位双向通用移位寄存器74298 TTL 四2输入多路带存贮开关74299 TTL 三态输出八位通用移位寄存器7430 TTL 8输入端与非门7432 TTL 2输入端四或门74322 TTL 带符号扩展端八位移位寄存器74323 TTL 三态输出八位双向移位/存贮寄存器7433 TTL 开路输出2输入端四或非缓冲器74347 TTL BCD—7段译码器/驱动器74352 TTL 双4选1数据选择器/复工器74353 TTL 三态输出双4选1数据选择器/复工器74365 TTL 门使能输入三态输出六同相线驱动器74366 TTL 门使能输入三态输出六反相线驱动器74367 TTL 4/2线使能输入三态六同相线驱动器74368 TTL 4/2线使能输入三态六反相线驱动器7437 TTL 开路输出2输入端四与非缓冲器74373 TTL 三态同相八D锁存器74374 TTL 三态反相八D锁存器74375 TTL 4位双稳态锁存器74377 TTL 单边输出公共使能八D锁存器74378 TTL 单边输出公共使能六D锁存器74379 TTL 双边输出公共使能四D锁存器7438 TTL 开路输出2输入端四与非缓冲器74380 TTL 多功能八进制寄存器7439 TTL 开路输出2输入端四与非缓冲器74390 TTL 双十进制计数器74393 TTL 双四位二进制计数器7440 TTL 4输入端双与非缓冲器7442 TTL BCD—十进制代码转换器74447 TTL BCD—7段译码器/驱动器7445 TTL BCD—十进制代码转换/驱动器74450 TTL 16:1多路转接复用器多工器74451 TTL 双8:1多路转接复用器多工器74453 TTL 四4:1多路转接复用器多工器7446 TTL BCD—7段低有效译码/驱动器74460 TTL 十位比较器74461 TTL 八进制计数器74465 TTL 三态同相2与使能端八总线缓冲器74466 TTL 三态反相2与使能八总线缓冲器74467 TTL 三态同相2使能端八总线缓冲器74468 TTL 三态反相2使能端八总线缓冲器74469 TTL 八位双向计数器7447 TTL BCD—7段高有效译码/驱动器7448 TTL BCD—7段译码器/内部上拉输出驱动74490 TTL 双十进制计数器74491 TTL 十位计数器74498 TTL 八进制移位寄存器7450 TTL 2-3/2-2输入端双与或非门74502 TTL 八位逐次逼近寄存器74503 TTL 八位逐次逼近寄存器7451 TTL 2-3/2-2输入端双与或非门74533 TTL 三态反相八D锁存器74534 TTL 三态反相八D锁存器7454 TTL 四路输入与或非门74540 TTL 八位三态反相输出总线缓冲器7455 TTL 4输入端二路输入与或非门74563 TTL 八位三态反相输出触发器74564 TTL 八位三态反相输出D触发器74573 TTL 八位三态输出触发器74574 TTL 八位三态输出D触发器74645 TTL 三态输出八同相总线传送接收器74670 TTL 三态输出4×4寄存器堆7473 TTL 带清除负触发双J-K触发器7474 TTL 带置位复位正触发双D触发器7476 TTL 带预置清除双J-K触发器7483 TTL 四位二进制快速进位全加器7485 TTL 四位数字比较器7486 TTL 2输入端四异或门7490 TTL 可二/五分频十进制计数器7493 TTL 可二/八分频二进制计数器7495 TTL 四位并行输入\输出移位寄存器7497 TTL 6位同步二进制乘法器ICL7106,ICL7107 3位半A/D转换器DAC0830/DAC0832 8位D/A转换器ADC0831/ADC0832/ADC0834/ADC0838 8位A/D转换器ADC0808/ADC0809 8位A/D转换器ADC0802/ADC0803/ADC0804 8位A/D转换器AD7520/AD7521/AD7530/AD7521 D/A转换器4N35/4N36/4N37 光电耦合器ICL7116,ICL7117 3位半A/D转换器ICL7650 载波稳零运算放大器ICL7660/MAX1044 CMOS电源电压变换器ICL8038 单片函数发生器ICM7216 10MHz通用计数器ICM7226 带BCD输出10MHz通用计数器ISO2-CMOS MT8880C DTMF 收发器LF351 JFET输入运算放大器LF353 JFET输入宽带高速双运算放大器LM117/LM317A/LM317 三端可调电源LM124/LM124/LM324 低功耗四运算放大器LM137/LM337 三端可调负电压调整器LM139/LM239/LM339 低功耗四电压比较器LM158/LM258/LM358 低功耗双运算放大器LM193/LM293/LM393 低功耗双电压比较器LM201/LM301 通用运算放大器[中文资料]LM231/LM331 精密电压—频率转换器LM285/LM385 微功耗基准电压二极管[中文资料]LM308A 精密运算放大器LM386 低压音频小功率放大器LM399 带温度稳定器精密电压基准电路LM431 可调电压基准电路LM567/LM567C 锁相环音频译码器LM741 运算放大器LM831 双低噪声音频功率放大器LM833 双低噪声音频放大器LM8365 双定时LED电子钟电路MAX038 0.1Hz-20MHz 单片函数发生器MAX232 5V电源多通道RS232驱动器/接收器MC1403 2.5V精密电压基准电路MC1404 5.0v/6.25v/10v 基准电压MC1413/MC1416 七路达林顿驱动器MC145026/MC145027/MC145028 编码器/译码器MC145403-5/8 RS232驱动器/接收器MC145406 RS232驱动器/接收器MC145407 RS232驱动器/接收器MC145583 RS232驱动器/接收器MC145740 DTMF 接收器MC1488 二输入与非四线路驱动器MC1489 四施密特可控线路驱动器MC2833 低功率调频发射系统MC3362 低功率调频窄频带接收器MC4558 双运算放大器MC7800系列1.0A三端正电压稳压器MC78L00系列0.1A三端正电压稳压器[中文资料]MC78M00系列0.5A三端正电压稳压器MC78T00系列3.0A正电压稳压器[中文资料]MC7900系列1.0A三端负电压稳压器[中文资料]MC79L00系列0.1A三端负电压稳压器[中文资料]MC79M00系列0.5A三端负电压稳压器[中文资料]Microchip PIC系列单片机RS232通讯应用MM5369 3.579545MHz-60Hz 17级分频振荡器MOC3009/MOC3012 双向可控硅输出光电耦合器MOC3020/MOC3023 双向可控硅输出光电耦合器MOC3081/MOC3082/MOC3083 过零双向可控硅输出光电耦合器MOC8050 无基极达林顿晶体管输出光电耦合器MOC8111 无基极晶体管输出光电耦合器MT8870 DTMF双音频接收器MT8888C DTMF 收发器NE5532/NE5532A 双低噪声运算放大器NE5534/SE5534 低噪声运算放大器NE555/SA555 单时基电路NE556/SA556/SE556 双时基电路NE570/NE571/SA571 音频压缩扩展器OP07 低电压飘移运算放大器OP27 低噪音精密运算放大器OP37 低噪音高速精密运算放大器OP77 低电压飘移运算放大器OP90 精密低电压微功耗运算放大器PC817/PC827/PC847 高效光电耦合器PT2262 无线遥控发射编码器芯片PT2272 无线遥控接收解码器芯片SG2524/SG3524 脉宽调制PWMST7537 电力线调制解调器电路TDA1521 2×12W Hi-Fi 音频功率放大器TDA2030 14W Hi-Fi 音频放大器TDA7000T FM 单片调频接收电路TDA7010T FM 单片调频接收电路TDA7021T FM MTS 单片调频接收电路TDA7040T 低电压锁相环立体声解码器TDA7050 低电压单/双声道功率放大器TL062/TL064 低功耗JFET输入运算放大器TL071/TL072/TL074 低噪声JFET输入运算放大器TL082/TL084 JFET 宽带高速运算放大器TL494 脉宽调制PWMTL594 精密开关模式脉宽调制控制TLP521/1-4 光电耦合器TOP100-4 TOPSwitch 三端PWM开关电源电路TOP221-7 TOPSwitch-Ⅱ三端PWM开关电源电路TOP232-4 TOPSwitch-FX 五端柔韧设计开关电源电路TOP412/TOP414 TOPSwitch 三端PWM DC-DC 开关电源ULN2068 1.5A/50V 4路达林顿驱动电路ULN2803 500mA/50V 8路达林顿驱动电路ULN2803/ULN2804 线性八外围驱动器阵列[中文资料] VFC32 电压—频率/频率—电压转换器添加评论40系列CMOS电路检索4000 CMOS 3输入双或非门1反相器4001 CMOS 四2输入或非门4002 CMOS 双4输入或非门4006 CMOS 18级静态移位寄存器4007 CMOS 双互补对加反相器4008 CMOS 4位二进制并行进位全加器4009 CMOS 六缓冲器/转换器（反相）4010 CMOS 六缓冲器/转换器（同相）40100 CMOS 32位双向静态移位寄存器40101 CMOS 9位奇偶发生器/校验器40102 CMOS 8位BCD可预置同步减法计数器40103 CMOS 8位二进制可预置同步减法计数器40104 CMOS 4位三态输出双向通用移位寄存器40105 CMOS 先进先出寄存器40106 CMOS 六施密特触发器40107 CMOS 2输入双与非缓冲/驱动器40108 CMOS 4×4多端寄存40109 CMOS 四三态输出低到高电平移位器4011 CMOS 四2输入与非门40110 CMOS 十进制加减计数/译码/锁存/驱动40117 CMOS 10线—4线BCD优先编码器4012 CMOS 双4输入与非门4013 CMOS 带置位/复位的双D触发器4014 CMOS 8级同步并入串入/串出移位寄存器40147 CMOS 10线—4线BCD优先编码器4015 CMOS 双4位串入/并出移位寄存器4016 CMOS 四双向开关40160 CMOS 非同步复位可预置BCD计数器40161 CMOS 非同步复位可预置二进制计数器40162 CMOS 同步复位可预置BCD计数器40163 CMOS 同步复位可预置二进制计数器4017 CMOS 十进制计数器/分频器40174 CMOS 六D触发器40175 CMOS 四D触发器4018 CMOS 可预置1/N 计数器40181 CMOS 4位算术逻辑单元40182 CMOS 超前进位发生器4019 CMOS 四与或选译门40192 CMOS 可预制四位BCD计数器40193 CMOS 可预制四位二进制计数器40194 CMOS 4位双向并行存取通用移位寄存器4020 CMOS 14级二进制串行计数/分频器40208 CMOS 4×4多端寄存器4021 CMOS 异步8位并入同步串入/串出寄存器4022 CMOS 八进制计数器/分频器4023 CMOS 三3输入与非门4024 CMOS 7级二进制计数器4025 CMOS 三3输入或非门40257 CMOS 四2线-1线数据选择器/多路传输4026 CMOS 7段显示十进制计数/分频器4027 CMOS 带置位复位双J-K主从触发器4028 CMOS BCD- 十进制译码器4029 CMOS 可预制加/减（十/二进制）计数器4030 CMOS 四异或门4031 CMOS 64级静态移位寄存器4032 CMOS 3位正逻辑串行加法器4033 CMOS 十进制计数器/消隐7段显示4034 CMOS 8位双向并、串入/并出寄存器4035 CMOS 4位并入/并出移位寄存器4038 CMOS 3位串行负逻辑加法器4040 CMOS 12级二进制计数/分频器4041 CMOS 四原码/补码缓冲器4042 CMOS 四时钟控制D 锁存器4043 CMOS 四三态或非R/S 锁存器4044 CMOS 四三态与非R/S 锁存器4045 CMOS 21位计数器4046 CMOS PLL 锁相环电路4047 CMOS 单稳态、无稳态多谐振荡器4048 CMOS 8输入端多功能可扩展三态门4049 CMOS 六反相缓冲器/转换器4050 CMOS 六同相缓冲器/转换器4051 CMOS 8选1双向模拟开关4052 CMOS 双4选1双向模拟开关4053 CMOS 三2选1双向模拟开关4054 CMOS 四位液晶显示驱动器4055 CMOS BCD—7段译码/液晶显示驱动器4056 CMOS BCD—7段译码/驱动器4059 CMOS 可编程1/N 计数器4060 CMOS 14级二进制计数/分频/振荡器4063 CMOS 四位数字比较器4066 CMOS 四双向模拟开关4067 CMOS 单16通道模拟开关4068 CMOS 8输入端与非门4069 CMOS 六反相器4070 CMOS 四异或门4071 CMOS 四2输入端或门4072 CMOS 4输入端双或门4073 CMOS 3输入端三与门4075 CMOS 3输入端三或门4076 CMOS 4位三态输出D寄存器4077 CMOS 四异或非门4078 CMOS 8输入端或非门4081 CMOS 四2输入端与门4082 CMOS 4输入端双与门4085 CMOS 双2×2与或非门4086 CMOS 2输入端可扩展四与或非门4089 CMOS 二进制系数乘法器4093 CMOS 四2输入端施密特触发器4094 CMOS 8级移位存储总线寄存器4095 CMOS 选通J-K同相输入主从触发器4096 CMOS 选通J-K反相输入主从触发器4097 CMOS 双8通道模拟开关4098 CMOS 双单稳态多谐振荡器4099 CMOS 八位可寻址锁存器4500 CMOS 工业控制一位微处理器4501 CMOS 三组门电路4502 CMOS 可选通六反相缓冲器4503 CMOS 六三态同相缓冲器4504 CMOS 六TTL-CMOS电平移位器4506 CMOS 双二组2输入可扩展与或非门4508 CMOS 双三态输出四位锁存器4510 CMOS BCD可预置可逆计数器4511 CMOS BCD-7段锁存/译码/LED驱动4512 CMOS 8通道数据选择器4513 CMOS BCD-7段译码/锁存/驱动器4514 CMOS 四位锁存/4-16高有效译码器4515 CMOS 四位锁存/4-16低有效译码器4516 CMOS 二进制四位可预置可逆计数器4517 CMOS 双64位静态移位寄存器4518 CMOS 双BCD加法计数器4519 CMOS 四位与或选择器4520 CMOS 双二进制加法计数器4522 CMOS 可预置BCD 1/N 计数器4526 CMOS 可预置二进制1/N 计数器4527 CMOS BCD系数乘法器4528 CMOS 双单稳态多谐振荡器4529 CMOS 双四路或单八路模拟开关4530 CMOS 双5输入优势逻辑门4531 CMOS 12位奇偶校验电路4532 CMOS 8输入优先权译码器4534 CMOS 时分制5位十进制计数器4536 CMOS 可编程定时器4538 CMOS 双精密单稳多谐振荡器4539 CMOS 双四路数据选择器/多路开关4541 CMOS 可编程振荡器/计时器4543 CMOS BCD-7段译码/锁存/液晶驱动器4544 CMOS BCD-7段译码/消隐/驱动器4547 CMOS BCD-7段译码/大电流驱动器4549 CMOS 逐级近似寄存器4551 CMOS 4×2通道模拟开关4553 CMOS 3位数BCD计数器4554 CMOS 2×2并行二进制乘法器4555 CMOS 双4选1高选中译码器4556 CMOS 双4选1低选中译码器4557 CMOS 1-64位可变字长移位寄存器4558 CMOS BCD-7段译码器4559 CMOS 逐级近似寄存器4560 CMOS BCD全加器4561 CMOS “9”补码电路4562 CMOS 128位静态移位寄存器4566 CMOS 工业时基发生器4568 CMOS 相位比较器/可编辑计数器4569 CMOS 双可预置BCD/二进制计数器4572 CMOS 六门电路4580 CMOS 4×4多端寄存器4581 CMOS 4位算术逻辑单元4582 CMOS 超前进位发生器4583 CMOS 双多能施密特触发器4584 CMOS 六施密特触发器4585 CMOS 4位数字比较器4597 CMOS 8位总线相容计数/锁存器4598 CMOS 8位总线相容可寻址锁存器4599 CMOS 8位可寻址双向锁存器。

PMOS NMOSALTERNATE SYMBOLS图1：MOSFET开关导通电阻与信号电压之间的关系工艺(CMOS)可以产出优异的P沟道和N沟道MOSFET。

并联连接器件，结果会形成如图2所示的基本双向CMOS开关。

这种组合有利于减少导通电阻，同时也可能产生随信号电压变化小得多的电阻。

SWITCHDRIVERSWITCH图2：基础CMOS 开关用互补对来减少信号摆幅引起的R ON 变化COMBINED TRANSFERFUNCTION图3：CMOS 开关导通电阻与信号电压之间的关系展示的是N 型和P 型器件的导通电阻随通道电压的变化。

这种非线性电阻可能给直流精度和交流失真带来误差。

双向CMOS 开关可以解决这个问题。

导通电阻大幅降低，线性度也得到了提升。

图3底部曲线展示的是改进后的开关导通电阻特性的平坦度。

ADG8xx 系列CMOS 开关是专门针对导通电阻低于0.5 Ω的应用而设计的，采用亚微米工艺制成。

这些器件可以传导最高400 mA 的电流，采用1.8 V 至5.5 V 单电源供电(具体视器件而定)，额定扩展工作温度范围为–40°C 至+125°C 。

典型的导通电阻与温度和输入信号电平之间的关系如图4所示。

图5：两个相邻CMOS开关的等效电路：影响导通开关条件下直流性能的因素：RON 、RLOADLeakage current creates error voltage at V OUT equal to: V OUT= I LKG×R LOAD图7：影响关断开关条件下直流性能的因素：ILKG 和R当开关断开时，漏电流可能引起误差，如图7所示。

流过负载电阻的漏电流会在输出端产生一个对应的电压误差。

图8：动态性能考虑：传输精度与频率的关系会在传递函数A(s)的分子中形成一个零点。

该零通常出现在高频下，因在等效电路中，CDS和负载电容的函数。

该频率极点为开关导通电阻很小。

两种高频CMOS压控振荡器的设计与研究锁相环在通讯技术中具有重要的地位，在调制、解调、时钟恢复、频率合成中都扮演着不可替代的角色。

可控振荡器是锁相环的核心部分。

最近，鉴于对集成电路低功耗和高集成度的追求，越来越多的研究人员投人到基于CMOS工艺的压控振荡器的设计。

环形压控振荡器因为具有宽的调谐范围和小的芯片面积，在电路的精心设计下也可以具有不错的相位噪声性能，从而在数字通信系统中得到广泛的应用。

而随着CMOS工艺特征尺寸的不断减小，根据CMOS工艺按比例缩小理论，电源电压也要同比例降低。

与采用1．8 V电源电压的0．18 μm CMOS工艺相比，传统全差分延时单元结构的输出信号的摆幅被限制在非常小的区域内，不但降低了输出信号的信噪比(SNR)，而且必须经过放大等一系列处理后才能送给下一级电路。

文中分析了影响压控振荡器性能的重要参数，同时设计实现了两种多谐压控振荡器，给出了相应的实验结果。

1 VCO的工作原理与性能指标VCO是一个电压/频率转换电路，在环路中作为被控振荡器，它的输出频率应随控制电压线性地变化。

一个理想的VCO其输出频率和输入频率的关系ωout=ω0+KVCOVcont (1)式中，ω0是控制电压Vcont为零时的振荡器的固定频率，KVCO为VCO的增益或灵敏度(单位为rad／s·V-1)。

由式(1)可以推导出VCO的传输函数由式(2)可以得出，当VCO被放在锁相环中时，其输出经分频器后接到鉴相器的输入，对鉴相器输出起作用的不是其频率，而是相位。

所以在锁相环中VCO通常被看作输入为控制电压，输出为相位的系统。

所以VCO在锁相环系统中就像一个理想的积分器，其传输函数可以表示为在实际应用中，VCO的线性范围有限，超出这个范围之后，环路的参数就会变化较大，不利于环路设计。

通常，评价VCO的好坏主要有以下特征：(1)低抖动或低相位噪声：由于电路结构、电源噪声、地噪声等因素的影响，VCO的输出信号并不是理想的方波或正弦波，其输出信号存在一定的抖动，转换成频域后可看出信号中心频率附近也会有较大的能量分布，即相位噪声。