一种带有开关电流源的低相噪压控振荡器.pdf

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1、第12卷第3期太赫兹科学与电子信息学报Vo1．12，No．32014年6月JournalofTerahertzScienceandElectronicInformationTechnologyJun．，2014文章编号：2095—4980(2014)03—0466．05一种带有开关电流源的低相噪压控振荡器吕志强，陈岚(中国科学院微电子研究所，北京l00029)摘要：提出一种带有开关电流源的电感电容压控振荡器(LCVCO)。该技术通过反馈电容将电感电容压控振荡器的输出耦合到电流源，形成了电流源的开关特性，从而减小了电感电容压控振荡器的相位噪声。提出的电感电容压控振荡器采用华虹NEC的0

2、．18pmSiGeBiCMOS工艺，工作频率为5．7GHz，相位噪声为一ll3．0dBc／Hz@1MHz，功耗为2-3mA。在其他性能相同的情况下，提出的电感电容压控振荡器的振荡频率比典型的电感电容压控振荡器的相位噪声小4．5dB。关键词：电感电容压控振荡器；开关电流源；振荡频率；相位噪声中图分类号：TN433文献标识码：Adoi：10．11805／TKYDA201403．0466AlowphasenoiseVCOwithswitchedcurrentsourceLVZhi-qiang．CHENLan(InstituteofMicroelectronics，ChineseAcadem

3、yofSciences，Beijing100029，China)Abstract：AnLnductor—CapacitorVoltage-ControlledOscillator(LCVCO1withtheswitchedcurrentsourcecircuitisproposed．Theswitchedcurrentsourcecircuitisbuiltbythecouplingcapacitorsbetweentheresonantcircuitandthecurrentsourcecircuit，andthenthephasenoiseoftheproposedLCVCOis

4、decreased．TheproposedLCVCOisimplementedintheHuahongNECSiGe0．18pmBiCMOSprocess，anditsoscillationfrequencyiS5．70GHZandphasenoiseiS一113．0dBc／Hz@1MHZwith2．3mADCcurrentconsumption．ThemeasuredresultsdemonstratethatthephasenoiseoftheproposedLCVCOisreducedby4．5dBcomparedtothatofthetypicalLCVCOunderthes

5、ameconditions．Keywords：inductor—capacitorVoltage—ControlledOscillator；switchedcurrentsource；oscillationfrequency；phasenoise控振荡器是集成电路系统中非常重要的基本电路之一，其电路的实现方式主要有2种，环形压控振荡器(ringvco)和电感电容压控振荡器(LCvco)。电感电容压控振荡器具有较低的相位噪声，因此被广泛地应用于微处理器中的时钟同步(clocksynchronization)电路；无线通信收发器中的频率综合器(frequencysynthesizer)；

6、光纤通信中的时钟恢复电路(ClockRecoveryCircuit，CRC)以及多相位采样(multi—phasesampling)电路中【1】。随着电路应用的不断扩展，对电感电容压控振荡器的相位噪声要求也越来越高。典型的电感电容压控振荡器不仅受到芯片制造工艺的限制，而且也受到了其本身电路结构的限制，无法得到更好的相位噪声性能。本文提出了一种带有开关电流源的电感电容压控振荡器，可以明显地提高电感电容压控振荡器的相位噪声性能。1电路设计1．1开关电流源罔1(a)为传统电流源电路，m表示品体管并联的数目，并且设为偶数。在传统电流源电路中，端口电压VB为直流，即VB=Vo，则m个晶体管的集

7、电极总电流为：ic=e吁(1)式中：，s为集电极反向饱和电流；为热电压。传统偏置方法具有电流较小的缺点。端口电压为一同定值，收稿日期：2013-05．2O；修回日期：2013-07—03基金项目：同家科技蕈大专项支持SiGe．BiCMOS产口N口丁~n．l休题13(2o(】9zx02303一O4第3期吕志强等：一种带有开关电流源的低相噪压控振荡器467并且通常情况下，为了满足晶体管处于正向放大区，晶体管的基极电压小于集电极电压，因此端口电压较小，导致了晶体