65nm CMOS工艺的变压器耦合LC压控振荡器设计

"基于变压器耦合的互补型LC压控振荡器 (2014年)" 在2014年的一篇自然科学论文中，作者付克兰设计了一种创新的互补型LC压控振荡器（VCO），该振荡器采用了变压器耦合技术，以提升性能并降低功耗。这一设计主要针对65纳米CMOS工艺，其目标是实现高效率、宽调谐范围以及良好的相位噪声特性。 VCO是射频和微波通信系统中的关键组件，它能将直流电压转换为可变频率的交流信号。在本文描述的设计中，变压器被用来增强电路的正反馈，这显著提升了输出振幅，使振荡器更容易启动并保持稳定工作。传统的VCO结构可能需要较高的启动电压，而变压器耦合的引入降低了这一要求，简化了电路设计。 电流复用技术是另一个关键创新点，它允许多个负载共享同一电流源，从而有效地减少了功耗。在VCO中，这意味着在保持所需振荡性能的同时，整体功率消耗得到了显著降低。论文中提到，该VCO的直流功耗仅为0.96毫瓦，这对于现代移动通信设备来说是至关重要的，因为它们需要长时间运行且对能耗有严格限制。 该VCO的频率调谐是通过开关电容阵列（SCA）来实现的，这种技术允许通过改变电容值来调整振荡频率。调谐范围达到18%，从3.0GHz到3.6GHz，这是一个相当宽的范围，适用于多种无线通信标准。此外，该VCO的相位噪声性能优异，-118dBc/Hz@1MHz频率偏移，这表示在高频偏移时，信号的噪声水平极低，对于保持通信信号的清晰度和质量至关重要。 品质因数（FoM），即相位噪声与频谱带宽之比，是衡量VCO性能的一个重要指标。在文中给出的 FoM 值为188dBc/Hz，这表明该VCO在噪声抑制方面表现出色，能够提供高精度的时钟信号。 这篇论文介绍的基于变压器耦合的互补型LC压控振荡器是一种高效、低功耗且性能优良的解决方案，适合于65纳米CMOS工艺的集成电路设计。这种设计方法对于推动无线通信、物联网设备以及各种便携式电子产品的技术进步具有重要意义。