1.8GHz宽频低相位噪声CMOS压控振荡器设计与分析

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"这篇论文是2007年发表在湖南大学学报(自然科学版)上的,由曾健平等作者撰写,主要介绍了1.8GHz宽带低相位噪声CMOS压控振荡器的设计方法。" 文章详细内容及知识点: 1. **压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator, VCO)**:VCO是一种电子振荡器,其工作频率可以通过改变施加在它上面的控制电压来调整。在本文中,设计的VCO特别关注了宽带和低相位噪声两个关键特性。 2. **开关电容阵列(Switching Capacitance Array, SCA)**:SCA是一种用于实现可变电容的技术,通过切换开关来改变电容值,从而改变VCO的谐振频率。在VCO设计中,SCA用于提供宽频调谐范围。 3. **电感电容滤波器(LC Filter)**:在VCO的尾电流源处添加LC滤波器可以有效地降低相位噪声。电感和电容组成的滤波器可以去除高频噪声,提高信号质量。 4. **分段线性(Piecewise Linear)**:分段线性VCO意味着频率对控制电压的关系不是连续的线性关系,而是通过多个线性区间来实现更宽的频率覆盖。 5. **TSMC 0.18um 1P6M CMOS RF工艺**:这是一项半导体制造工艺,0.18微米表示特征尺寸,1P6M指的是1个多晶硅层和6个金属层,适用于射频(RF)应用。这种工艺对于构建高性能、低功耗的VCO至关重要。 6. **仿真工具Cadence SpectreRF**:Cadence SpectreRF是一款广泛使用的模拟和混合信号仿真工具,用于验证电路性能,包括频率响应、功耗和噪声等参数。 7. **性能指标**:在1.8V电源电压下,控制电压范围为0.6V至1.8V,对应的频率变化范围为1.43GHz至2.13GHz,调谐范围达到39%。相位噪声达到-131dBc/Hz@1MHz,表明了良好的噪声性能。同时,电路的功耗仅为9.36mW,显示了高效的能效。 8. **相位噪声(Phase Noise)**:相位噪声是衡量振荡器频率稳定性的重要指标,低相位噪声意味着频率更稳定,这对于通信系统和其他需要精确时钟信号的应用至关重要。 9. **调谐范围(Tuning Range)**:VCO的调谐范围是指其能够产生的频率变化范围,39%的调谐范围表明该VCO能够在较宽的频率范围内工作,适应性强。 通过上述设计和优化,作者成功地解决了相位噪声与调谐范围之间的矛盾,实现了高性价比的宽带低相位噪声压控振荡器,这对于无线通信、雷达系统以及数字信号处理等领域具有重要价值。