恒定增益数控振荡器设计与性能优化

"增益恒定的数控振荡器设计 (2012年)，作者：陈鑫、黄辉、吴宁，发表于《电子科技大学学报》2012年第5期，使用SMIC0.18μm逻辑1P6M CMOS工艺，文章涉及自然科学领域，主要讨论了数控振荡器的增益恒定问题，以及在数控锁相环中的应用，实现了高频时钟输出和低抖动性能。" 本文主要探讨的是增益恒定的数控振荡器（Digitally Controlled Oscillator, DCO）的设计，这是数字通信系统中至关重要的组成部分，特别是在锁相环（Phase-Locked Loop, PLL）中。传统的驱动能力可调的数控振荡器在输出频率变化时，其增益通常会有所变化，这可能导致系统的稳定性和精度受到影响。为了解决这一问题，作者提出了一种新的电路设计方法，旨在确保在输出频率范围内，DCO的增益保持恒定。 文章中提到的电路设计方法是基于SMIC（ Semiconductor Manufacturing International Corporation）0.18微米逻辑1P6M CMOS工艺实现的。这种工艺提供了良好的集成度和性能，适合微小面积的高速电路设计。利用这种方法设计的数控振荡器面积仅为0.025平方毫米，体现了小型化和高效能的特点。 在实际测试中，这个增益恒定的数控振荡器能够输出76到208 MHz的频率范围。当锁相环工作在208 MHz高频时，通过四分频后的时钟信号，其峰峰值抖动为110 picoseconds（ps），均方根抖动为14.82 ps。这些数值表明了优秀的时钟稳定性，这对于高速数据传输和高精度信号处理至关重要。此外，数控振荡器的功耗仅为1.512毫瓦（mW），在考虑性能的同时，也兼顾了低功耗的需求。 关键词“延迟时间”提示了设计中可能涉及到振荡器的时序特性优化；“数控振荡器”和“数控锁相环”是研究的核心内容，其中DCO是锁相环的关键组件，用于生成可调谐的参考频率；而“增益”和“抖动”则强调了设计目标和性能指标。文献标识码“A”表明这是一篇原创性的科研论文，而DOI（Digital Object Identifier）为10.3969/j.issn.1001-0548.2012.05.014，用于识别和引用该文章。 这篇论文提出的增益恒定的数控振荡器设计方法对于提高数字通信系统中锁相环的性能具有重要意义，特别是在频率调整范围大且要求高稳定性的应用场合。这种设计方法的实现和测试结果，展示了其在微电子领域的先进性和实用性。