CMOS压控振荡器设计：低功耗与高性能探索

"两种高频CMOS压控振荡器的设计与研究" 本文主要探讨了在通讯技术中发挥关键作用的锁相环系统中的一个重要组件——压控振荡器（VCO）。锁相环广泛应用于调制、解调、时钟恢复和频率合成等任务，而VCO作为其核心组成部分，负责产生可调频率的信号。近年来，随着集成电路向低功耗和高集成度发展的趋势，CMOS工艺成为了压控振荡器设计的热门选择。 环形压控振荡器因其调谐范围宽、占用芯片面积小等优点，在经过精细设计后，能够展现出良好的相位噪声性能，因此在数字通信系统中得到广泛应用。然而，随着CMOS工艺特征尺寸的减小，电源电压也需要相应降低。以1.8V电源电压的0.18微米CMOS工艺为例，传统的全差分延时单元结构输出信号的幅度受到限制，这不仅降低了信号的信噪比（SNR），还可能导致需要额外的放大和处理才能满足后续电路的需求。 文章深入分析了影响VCO性能的关键参数，包括VCO的工作原理和性能指标。VCO是一个电压控制频率的电路，其输出频率与控制电压成线性关系，增益（KVCO）决定了这种变化的敏感度。VCO的传输函数描述了输入控制电压如何影响输出相位，使得在锁相环中，VCO的实际作用是将电压转换为相位变化。 为了应对上述挑战，文中设计并实现了两种多谐压控振荡器，并提供了相关的实验结果。这些设计旨在优化在低电源电压条件下的性能，提高输出信号的信噪比，以及确保在不同控制电压下的线性频率响应。通过这样的研究，不仅可以提升现有通信系统的效率，也为未来更先进的CMOS工艺下的VCO设计提供了新的思路和技术基础。