基于CMOS的1GHz~6GHz高频数字控制振荡器设计

本文主要探讨了模拟技术中一种创新的CMOS数控振荡器设计，它采用了完全基于CMOS静态逻辑反相器构建的数字控制振荡器DCO结构。相较于传统的LC振荡器，这种设计具有显著的优势，不仅设计和制造更为简便，而且适应高频高性能数字锁相环的需求。 DCO的核心特点是其全数字电路架构，这使得它能够与现代数字电路环境无缝集成，特别适用于那些对速度和精度有高要求的应用，如数字信号处理器（DSP）和微处理器。数字锁相环DPLL（Digital Phase-Locked Loop）在这些领域扮演着关键角色，它通过减少非线性元件（如电阻、电容和电感）的使用，降低了噪声，提高了功耗效率，同时也降低了对外部元件的敏感度。 文章详细描述了电路结构的仿真过程，使用的是Spectre仿真器，并基于STMicroelectronics的90纳米CMOS工艺。在1.2伏电源下，DCO实现了1GHz到6GHz的宽频振荡频率调节范围，这一特性对于需要动态调整频率的系统来说非常有用。此外，电路的低功耗表现也值得一提，从0.1毫瓦到3毫瓦的功率消耗，显示出良好的能效平衡。 在锁定频率稳定性方面，该设计在10MHz的频率偏移时，相位噪声达到了约-114分贝每赫兹（dBc/Hz），这意味着在高频信号传输中，信号质量得到了良好保障。数字时间转换器和数字环形滤波器作为锁相环的重要组成部分，共同确保了系统性能的精确性和可靠性。 这篇文章提供了一种创新的CMOS数控振荡器设计思路，展示了其在数字信号处理领域的广泛应用潜力，以及在高精度、低功耗和宽频调谐方面的优势。这对于从事模拟电路设计和高频数字电路优化的工程师来说，无疑是一篇有价值的参考资料。