一种低相位噪声LC压控振荡器的设计与实现_常昌远[1]

一种核心尺寸可缩放的低相位噪声LC VCO设计
周雅
【期刊名称】《压电与声光》
【年(卷),期】2016(38)4
【摘要】基于TSMC 0.13μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种用于多标准移动收发机的核心尺寸可缩放LC压控振荡器(VCO)。

理论分析表明,当核心电流较小时,较大尺寸的VCO具有较低的相位噪声,而当核心电流较大时,较小尺寸的VCO具有较低的相位噪声,因此,该文将VCO的核心尺寸设置成可随电流变化的缩放尺寸。

最终芯片测试结果表明,在核心电流为4.2mA,振荡频率5GHz的情况下,VCO的相位噪声为-121.6dBc/Hz@1 MHz;在核心电流为16 mA,振荡频率
5GHz的情况下,VCO的相位噪声为-128.5dBc/Hz@1 MHz。

【总页数】4页(P675-678)
【关键词】压控振荡器;低相位噪声;多标准;核心尺寸可缩放
【作者】周雅
【作者单位】许昌学院电气信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN432
【相关文献】
1.一种
2.2～5.5 G宽带低相位噪声LC VCO设计 [J], 谷华宝;吴建辉
2.一种用于单片UHF RFID阅读器中的低相位噪声LC VCO设计 [J], 谢传文;陈磊;
陈子晏;李萌;张润曦;赖宗声
3.CMOS工艺的低相位噪声LC VCO设计 [J], 李智群;王志功;张立国;徐勇
4.一种高频LC-VCO相位噪声的分析方法 [J], 武照博;王兴华;王征晨
5.应用于UHF RFID阅读器中低相位噪声LC VCO设计 [J], 程知群;周云芳;傅开红;李进;周霄鹏
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基于CMOS工艺的低相位噪声LC压控振荡器
张原;衣晓峰;洪志良
【期刊名称】《微电子学》
【年(卷),期】2006(36)2
【摘要】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303．55GHz，在3．55GHz中心频率附近的相位噪声达到-128dBe／Hz （600kHz），整个压控振荡器的工作电压为3．3V，工作电流为13mA。

【总页数】4页(P205-208)
【关键词】电感电容压控振荡器;相位噪声;频率合成器
【作者】张原;衣晓峰;洪志良
【作者单位】复旦大学专用集成电路和系统国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN432
【相关文献】
1.低相位噪声CMOS LC压控振荡器的设计与优化 [J], 郭雪锋;王志功;李智群
2.宽带CMOS LC压控振荡器设计及相位噪声分析 [J], 郭雪锋;王志功;李智群;唐路
3.CMOS工艺的低相位噪声LC VCO设计 [J], 李智群;王志功;张立国;徐勇
4.2.4GHz低相位噪声CMOS负阻LC压控振荡器设计 [J], 赵宇浩;陈军宁;吴秀龙;梅振飞;徐太龙;鲁士滨
5.基于0.35μm SiGe BiCMOS的2.5GHz低相位噪声LC压控振荡器的设计(英文) [J], 张健;陈立强;李志强;陈普峰;张海英
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专利名称：一种低相位噪声电感电容压控振荡器专利类型：发明专利
发明人：张长春,董程宏,郭宇锋,方玉明,李卫,陈德媛申请号：CN201210519598.6
申请日：20121207
公开号：CN103107811A
公开日：
20130515
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种低相位噪声电感电容压控振荡器，该振荡器包括谐振腔和Q值增大级；所述的谐振腔包括由电感（L）、第三电容（C3）、第一电容（Cv1）、第二电容（Cv2），第四电容（C4）顺序连接组成的一个闭环，第一电阻（R1）、第二电阻（R2）串联连接后，其一端接在第三电容（C3）、第一电容（Cv1）之间，另一端接在第二电容（Cv2）、第四电容（C4）之间；所述Q 值增大级包括由第零NMOS管（NM0）、第一NMOS管（NM1）、第二NMOS管（NM2）、第三NMOS管（NM3）组成的放大器，本发明压控振荡器具有相位噪声低、结构简单、芯片面积小等特点。

申请人：南京邮电大学
地址：210003 江苏省南京市新模范马路66号
国籍：CN
代理机构：南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：叶连生
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全集成低相位噪声LC压控振荡器设计2.4GHz Monolithically Integrated Low Phase Noise LC Voltage ControlledOscillatorLIU Yingyi, WANG Zhigong, QIAN Zhaohua（Institute of RF- & OE-ICs, Southeast University, Nanjing 210096, China）Abstract：A monolithically integrated low phase noise LC voltage controlled oscillator (VCO) in an ISM band is presented. It is designed in TSMC’s 0.18-µm mixed-signal 1P6M CMOS process. The layout size is 740µm×700µm. With a 1.8V supply voltage, the post-simulation gives a phase noise of -124.2dBc/Hz at 1MHz off the carrier of 2.4GHz. The percent tuning range is 23% and the core circuit dissipated a power of about 7.56mW. Keywords: V oltage controlled oscillator, On-chip inductor, Quality factor, Phase noise, CMOS process全集成低相位噪声LC压控振荡器设计刘颖异，王志功，钱照华（东南⼤学射频集成电路与系统教育部⼯程研究中⼼，江苏南京 210096）摘要：提出了⼀种应⽤于ISM频段的低相位噪声LC VCO。

一种宽带低相噪CMOS LC压控振荡器设计
魏伟伟;于海勋;李卫民;文武
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2010(0)9
【摘要】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 CMOSRF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.
【总页数】5页(P65-68)
【关键词】LC压控振荡器;开关电容阵列;相位噪声;宽调谐范围
【作者】魏伟伟;于海勋;李卫民;文武
【作者单位】西北工业大学电子信息学院;北京微电子技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TP302.8
【相关文献】
1.2.42GHz宽带低相噪LC压控振荡器的设计 [J], 刘国栋
2.基于CMOS工艺的低相噪宽带压控振荡器设计 [J], 陈姝;曹旭;张兆东;刘景夏;王青松
3.基于CMOS工艺的低相噪宽带压控振荡器设计 [J], 曹旭
4.基于0.18μm RF CMOS工艺的低相噪宽带LC VCO设计 [J], 张俊波;周玉洁
5.宽带低相噪CMOS LC VCO的设计 [J], 王云峰;叶青;满家汉;叶甜春
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现代电子技术Modern Electronics TechniqueOct. 2023Vol. 46 No. 202023年10月15日第46卷第20期0 引 言在无线通信和测量等领域[1⁃2]，锁相环电路是一种反馈系统，LC 压控振荡器和环形压控振荡器[3]在锁相环电路中普遍应用，将表现出负阻性质的有源器件与LC 谐振电路相结合，从而输出等幅振荡信号。

这是由于它的相位噪声性能在高频信号表现较好。

文献[4]采用双VCO 架构增加总的频率调谐范围，并通过降噪的LDO 稳压器降低相位噪声。

文献[5]使用电容反馈回路和衬底偏置技术，设计了一种正交压控振荡器，通过增加输出振荡信号的摆幅来降低相位噪声。

文献[6]提出了一种自动频率校准器（AFC ），通过调节控制电压从而选择最合适的子带来减小VCO 电路的增益，达到降低电路相位噪声的目的。

为了优化VCO 电路的相位噪声表现，本文设计了一种低噪声C 类LC 压控振荡器。

1 LC 振荡器LC 振荡器由负阻结构和LC 谐振腔组成，如图1所示。

其中L 和C 分别是LC 振荡器的等效电感和等效电容。

为了使LC 振荡器保持正常的工作状态，维持等幅振荡，设计一个负阻结构[7⁃8]抵消寄生电阻R p 的影响。

在设计上采用互补式交叉耦合对管的构造，通过分析该构造的小信号等效模型[9]，得出负阻的公式：DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2023.20.003引用格式：葛士曾，陈德媛，张瑛.一种低噪声C 类LC 压控振荡器的设计[J].现代电子技术，2023，46（20）：13⁃16.一种低噪声C 类LC 压控振荡器的设计葛士曾， 陈德媛， 张 瑛（南京邮电大学 集成电路科学与工程学院， 江苏 南京 210023）摘 要： 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。

一种宽频低功耗低相位噪声的CMOS压控振荡器设计
在现代通信系统中，宽带低功耗低相位噪声振荡器是非常重要的组成部分。

在本文中，我们将介绍一种基于CMOS技术的宽带低功耗低相位噪声振荡器设计。

在CMOS技术中，振荡器的核心是集成电路中的反馈环路。

我们采用射频CMOS技术进行设计，以实现低功耗、低相位噪声和高频率运算。

首先，我们选择使用压控振荡器（VCO）作为振荡器的核心。

VCO的输出频率由电压控制器调节，因此可以实现广泛的频率范围。

在设计中，我们采用了Cascode电流源作为VCO的关键元件。

Cascode电流源可以提供更高的输出电流，从而提高振荡器的频率范围。

基于这个设计，我们在VCO的输入端引入一个控制电压，控制电压的改变会影响VCO的输出频率。

为了提高性能，我们使用电荷泵技术来驱动这个控制电压。

在设计中，我们还采用了共模反馈电路来抑制振荡器的噪声。

共模反馈电路可以提高振荡器的稳定性，减少相位噪声。

除了这些关键组件，我们还采用了一些优化技术来进一步提高性能。

例如，我们可以采用共模电容技术来提高共模抑制比；使用电感元件来提高振荡器的Q值；使用镜像电流源来减小功耗等。

最后，我们需要对整个振荡器进行建模和仿真。

通过建立适当的电路模型，我们可以得到振荡器的频率、相位噪声和功耗等性能指标。

通过优化电路参数，我们可以进一步提高振荡器的性能。

总之，我们介绍了一种基于CMOS技术的宽带低功耗低相位噪声振荡器设计。

通过合理选择关键组件和采用优化技术，我们可以实现高性能的振荡器。

这种设计有望在各种通信系统中得到广泛应用。