应用于全数字锁相环的数控LC振荡器的研究与设计

发布时间：2018-01-12 04:28

本文关键词：应用于全数字锁相环的数控LC振荡器的研究与设计　出处：《华南理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着半导体集成电路设计技术进入深亚微米和超深亚微米阶段,传统的模拟射频电路设计面临越来越大的困难和挑战,模拟射频电路数字化已经成为一种趋势。由美国德州仪器公司首先提出的全数控LC振荡器、全数字锁相环,及以全数字锁相环为基础的单片数字射频收发机,是模拟射频电路数字化的一个重要途径,成为该领域的研究热点。本论文开展基于全数控LC振荡器的全数字锁相环的系统特性及其各重要模块设计的研究,完成了以下工作。(1)分析现有全数控LC振荡器中使用的最小变电容结构,提出互补型变容管两端跨接固定电容结构,从而可以采用较大尺寸的变容管来实现较小的最小变电容值,减小了工艺误差对设计结果的影响,解决了大摆幅振荡信号下的非线性问题,缓解了失配电容对的电容值对最小变电容值的限制。在相同工艺相同尺寸下,最小变电容值减小接近50%。(2)结合新型最小变电容结构设计了全数控LC振荡器。重点根据新型最小变电容结构的特性设计了各级数控变电容阵列。针对Band级变电容阵列,采用反型PMOS变容管取代MIM变容管结构,减小了Band级变电容阵列的复杂度。同时针对MC级变电容阵列,采用互补型PMOS变容管取代反型PMOS变容管,增加了MOS管的尺寸但提高了MC级变电容阵列的电容调节精度,减小了工艺误差对电容值的影响。最终设计的全数控LC振荡器的各级变电容阵列结构简单、调频范围广、调节精度高。(3)采用180nm CMOS工艺完成了全数控LC振荡器的电路设计、版图设计及仿真验证。仿真结果表明,本论文提出的新型最小变电容结构能实现7.42a F的最小变电容值。全数控LC振荡器的振荡频率范围为3.2~3.8GHz,输出电压摆幅为1.75V,中心谐振频率3.5GHz的相位噪声为-120d Bc/1MHz,归一化价值因子FOM为211。在相位噪声、功耗、FOM等性能指标维持在同等水平的前提下,调频精度显著提高。本论文的研究工作为基于全数控LC振荡器的全数字锁相环以及单片数字射频收发机的研究和设计提供了一定的技术参考。
[Abstract]:This paper deals with the design , layout design and simulation of all - digital controlled LC oscillators .

【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN752

【参考文献】