0.18μm CMOS窄带VCO设计：噪声源分析与优化策略

本文主要讨论的是NMOS交叉耦合电感电容压控振荡器（LC-VCO）在宽带CMOS锁相环（PLL）中的应用，特别是在设计理论和噪声优化分析方面。章节2着重于VCO的设计理论，通过Leeson模型和Hajimiri的线性时变（LTV）相位噪声模型来理解VCO作为线性和非线性系统的相位噪声特性。Leeson模型基于谐振网络电阻噪声，但忽略了其他器件的影响，而Hajimiri模型考虑了振荡电路的时变特性，能够处理平稳和周期平稳噪声。 文章指出，NMOS交叉耦合型LC-VCO的主要噪声源包括白热噪声（如电阻、管子和电流源的热噪声）、闪烁噪声（与频率成反比，主要在低频段），以及外界噪声（如电源、衬底耦合和控制电压噪声）。这些噪声源通过不同的物理机制转化为相位噪声，对VCO的性能产生影响。在优化分析中，设计者需要识别各噪声源对整体相位噪声的贡献，以便采取针对性的抑制措施。 设计部分，论文基于Chartered公司的0.189微米CMOS工艺，目标是开发一个1.8GHz到3GHz的宽频带VCO，满足高性能射频通信系统的需求。设计过程中，作者总结了当前VCO研究的最新进展，明确了设计指标，旨在实现低噪声和快速锁定性能。 本文不仅提供了理论基础，还强调了实际设计中如何平衡噪声抑制与性能优化，这对于理解宽带CMOS PLL系统中的VCO设计至关重要。对于从事射频接收前端设计的工程师来说，理解和掌握这些噪声模型和优化策略是提升系统性能的关键。