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《多相位低相位噪声5GHz 压控振荡器的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第28卷第1期电子器件Vol.28No.12005年3月ChineseJournalofElectronDevicesMar.2005AMultiphaseLowPhaseNoise5GHzVoltageControlOscillatorZHAOHai-bingWANGZhi-gongCHENYing-meiZHANGLiXIONGMing-zhen(InstituteofRF&OE-ICs,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)0Abstract:Afullydiff
2、erentialLCringVCOwith45outputphasedifferenceisrealizedinTSMC0.18umCMOStechnology.Thechipsizeis1.05mm×1.00mm.Thefree-runningfrequencyis5.81GHz,testedononeendofthedifferentialoutputsignals.Thephasenoisetestedis-101.62dBc/Hzat5MHzoffset.Keywords:voltagecontrolo
3、scillator(VCO);ringoscillator;CMOStechnologyEEACC:2570D多相位低相位噪声5GHz压控振荡器的设计赵海兵,王志功,陈莹梅,章丽,熊明珍(东南大学射频与光电集成电路研究所,210096,南京)摘要:0采用TSMC0.18μmCMOS工艺实现了全差分相位差为45的LC低相位噪声环形压控振荡器电路。芯片面积1.05mm×1.00mm。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5.81GHz,在5MHz频偏处的相位噪声为-101.62dBc/Hz。关键词:
4、压控振荡器(VCO);环形振荡器;CMOS工艺中图分类号:TN43;TN752文献标识码:A文章编号:1005-9490(2005)01-0164-03在高速的光纤通信系统中,设计兼具低相位南大学射频与光电集成电路研究所完成在晶圆噪声、低功耗、宽调频范围的压控振荡器一直是具(on-wafer)测试。全文分为五个部分,第二部分有挑战性的课题。在0.18μmCMOS工艺中,电介绍系统结构,第三部分介绍电路结构,第四部分感越来越被广泛应用于超高速集成电路的设计。介绍版图和测试结果,最后给出结论。由于LC振荡器具有选频
5、准确,受工艺误差影响小等优点,在射频和超高速集成电路中得到广泛1系统结构的应用。同时,环形LC振荡器具有输出多相位,根据Barkhausen准则,电路要在某个频率ωo频谱纯等优点。本次设计综合这两方面的优点,上振荡,必须满足两个条件:给出了一个应用于STM-64系统,输出相位相H(jωo)≥1(1)0差45的压控振荡器。电路采用Agilent公司的∠H(jωo)=180°(2)ADS软件进行仿真,在Cadence环境下完成了版0相位相差45的压控振荡器需要四级环形振图设计和后仿真,通过TSMC成功流片,并在东收
6、稿日期:2004-09-29基金资助:国家863计划项目2002AA31223支持作者简介:赵海兵(1980-)男,硕士研究生,从事射频和超高速集成电路设计等研究,hb_zhao@163.com;王志功(1954-)男,教授,博士生导师,长期从事光纤通信用超高速集成电路,射频集成电路设计等研究工作。第1期赵海兵,王志功等:多相位低相位噪声5GHz压控振荡器的设计*165荡器构成。如图1所示,此系统本身为一个反馈0系统,每级电路提供45的相移,这样就能满足Barkhausen准则条件(2),即总共为180°相移。
7、图1系统结构图(a)振荡器的单元结构(b)单元结构中的主要噪声源由LC构成的环形振荡器的振荡频率为ωosc图2振荡器单元结构示意图11的工作。每级电路只用一个电感,节省了芯片面积。=·1-,其中Q为LC谐振网络的品LCQ[1]质因数。若LC谐振网络具有很高的品质因数,那么ωosc趋近于1/LC。而在目前CMOS工艺中,电感难以得到高的Q值,导致ωosc≠1/LC,因此我们必须选择ωosc稍高于5GHz;而且有限的Q值也影响了电路的相位噪声。因此本次设计的振荡器通过选择合理的电路结构达到了很好的相位噪声性能。2单
8、元电路2.1振荡器单元电路图3压控振荡器单元电路文献[1]振荡器电路采用图2(a)所示的差分本电路没有使用电流源,目的是为了削弱由放大器结构,电阻R限制输出共模电平。P点是电流源引起的噪声,因此这种电路结构的相位噪虚地点,电阻R和电感的寄生电容在P点形成低声性能要优于文献[1]中所使用电路的相位噪声通滤波器,抑制振荡器的谐波分量。性能。但不利的是增加了对电源电压的灵敏度,但是这种电路的
