CMOS高频压控振荡器设计：低功耗与高精度的挑战与解决方案

本文主要探讨了电子测量领域中两种高频CMOS压控振荡器的设计与研究，针对的是通讯技术中的核心组件——锁相环。锁相环在数字通信系统中扮演着至关重要的角色，特别是在调制、解调、时钟恢复和频率合成过程中。可控振荡器作为锁相环的心脏，其性能直接影响整个系统的性能。 近年来，随着对集成电路低功耗和高集成度的需求增加，研究人员将目光转向了基于CMOS工艺的压控振荡器设计。环形压控振荡器由于其具备宽广的调谐范围和较小的芯片面积，通过精细的电路设计，能够在保持相对良好的相位噪声特性的同时，适应现代通信系统的需求。然而，随着CMOS工艺特征尺寸的减小，电源电压也相应降低，如在0.18μm工艺中，采用1.8V电源的全差分延时单元结构输出信号的幅度受限，导致信噪比(SNR)下降，并可能需要额外的信号放大等步骤来满足后续电路的接收。 文章深入剖析了压控振荡器的关键性能参数，包括增益（KVCO）和灵敏度，这些参数直接影响输出频率与控制电压的关系。作者特别强调了VCO（电压控制振荡器）的工作原理，其输出频率线性地依赖于输入的控制电压，理想情况下输出相位随电压变化。在锁相环中，VCO被视为输入控制电压，输出为相位的系统，其输出信号经过分频器后影响鉴相器的相位检测。 文章中着重介绍了两种多谐压控振荡器的设计实现，并给出了实际的实验结果，这有助于读者理解如何在实际应用中优化设计，提升压控振荡器的性能，以适应不同通信系统的复杂需求。总体来说，这篇论文提供了一个关于高频CMOS压控振荡器设计的重要视角，对于深入了解电子测量领域的前沿技术和通信系统的设计优化具有较高的参考价值。