55nm工艺低功耗低噪声8相位环形振荡器设计

"本文介绍了一种新型的低功耗、低噪声8相位输出环形振荡器设计，采用TSMC 55纳米工艺，旨在解决传统环形振荡器在功耗、噪声和线性度上的问题。通过深入分析器件的热噪声和闪烁噪声对相噪的影响，并运用电容滤波技术和源极负反馈电路，实现了相噪的降低和电流线性的优化。设计的环形振荡器具有0.2 GHz至3.8 GHz的宽频率覆盖范围，相位噪声达到-91.34 dBc/Hz@1 MHz，在1.2 V电源电压下运行时，电流消耗仅为4.6 mA，显示出了良好的线性度。" 正文: 环形振荡器在无线通信系统中扮演着关键角色，尤其是作为压控振荡器（VCO）和锁相环（PLL）的一部分，其性能直接影响着通信系统的整体质量。尽管环形振荡器具有无需电感、面积小、调谐范围广和易于实现多相位等优点，但其相位噪声性能相对较弱。为了克服这些限制，科研人员一直在寻找新的设计方案，以提升环形振荡器的性能。 本文提出的新型环形振荡器采用交叉前馈结构，该结构有助于减少功耗并改善噪声特性。通过深入研究，发现器件自身的热噪声和闪烁噪声对环形振荡器输出相噪有显著影响。为降低相噪，设计中采用了电容滤波技术，这是一种常见的噪声抑制手段，可以有效地过滤高频噪声，从而提升振荡器的相位稳定性。 此外，设计中还采用了源极负反馈电路，这种电路能够提供线性电流，进而优化调频线性度，使得频率调整更加平滑，提高了整个调谐范围内的性能一致性。这种设计策略使得新型环形振荡器在保持低功耗的同时，也具备了良好的线性度。 Spectre RF仿真结果显示，这款环形振荡器能在0.2 GHz到3.8 GHz的频率范围内工作，产生8个独立的相位输出，且在1.2 V的电源电压下，其电流消耗仅为4.6 mA。这不仅满足了低功耗的需求，而且相位噪声达到了-91.34 dBc/Hz@1 MHz，相比其他设计，其噪声性能得到了显著提升。 该新型环形振荡器在低功耗、低噪声和宽调谐范围方面取得了突破，为无线通信系统提供了更优的选择。其创新的设计思路和电路优化技术，对于未来环形振荡器的进一步研究和设计提供了有价值的参考。