低相位噪声、宽频域CMOS集成压控振荡器设计
发布时间：2022-02-13 07:47
随着进入信息化社会,无线通信系统逐渐成为人们的关注焦点,越来越受到人们的关注。电子通信技术发展到今天,集成化高、性能优异、适用范围广、工作状态稳定已成为检测电子产品是否优秀的重要指标,而压控振荡器作为无线收发机的核心部件,对于压控振荡器的性能指标要求日益严格。压控振荡器用于产生本振信号,实现信号的信道选择和频谱搬移,广泛应用于无线终端通信,如无线电话、导航设备等产品中,其相位噪声性能和调谐范围直接决定了整个通信系统的性能优劣与否。随着CMOS工艺的不断发展与射频技术的提高,在芯片集成化的研究进程中,人们逐渐实现了将压控振荡器和其余电路集成到同一个芯片上,但与此同时,人们不得不面对基于CMOS工艺制作的集成电感品质因素低,相位噪声不理想,可变电容的非线性特性引起集成压控振荡器上锁相环电路的不稳定等现实问题。故而设计一款低相位噪声,宽调谐频域的压控振荡器在今天具有十分重要的实用意义。本文开篇介绍压控振荡器的重要作用及其发展历程,然后对其基础知识进行必要的介绍,在此基础上对设计压控振荡器的一些关键技术指标和性能进行分析。本文在分析压控振荡器相位噪声线性时不变模型和线性时变模型的基础上,采用交...
【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
收发机原理
产生本机振荡信号，它不需要外部激励信号，通过自身的电路就可转换为特定频率的信号，从而为电路系统提供需要的振荡信号。因器是一种能量转换装置。本章第一步简单介绍 VCO 的种类、分析绍压控振荡器的结构和设计约束，最后介绍振荡回路的核心 RLC 控振荡器模型分类在普遍应用的压控振荡器分为两类，分别为环形振荡器（Ring Osc以及电容电感压控振荡器（LC Tank Oscillator，LC VCO）[22]。环形2.1 所示，环形振荡器利用单级放大器在工作时产生 180°相移的特性单机放大器级联形成一个电路回路，从而成为一个振荡器，环形振率受各个单级放大器的延时控制。环形振荡器的优点是易于集成，范围实现调谐，但其缺点也很明显，相位噪声性能很差，所以在对越来越严苛的今天，环形振荡器的应用范围便十分狭窄，经常使用要求宽松的电路中，如时钟产生电路。
图 2.2 双端负反馈系统 H(s)为系统的开环增益。在式（2.1）中，当 1+H(s)为 0 时，即-1 时，系统的闭环增益为无穷大，此时只要电路有很小的输入大，所以该反馈电路会把0 频率处的噪声放大无穷倍。这种现运算放大器中是要避免的，但对于压控振荡器这却是正常工作线性系统要产生震荡所具备的条件为：(j)10H () 180 0H j 是著名的“巴克豪森判据”，式（2.2）规定了系统负反馈的开环式（2.3）规定了系统负反馈的开环相移为 180 度。在实际电路及工艺的影响，可能会导致满足巴克豪森判据的系统无法起振常把环路增益提高到理论值的 2~3 倍。端能量补偿系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种宽频带CMOS高速锁相环[J]. 王兰,胡刚毅,张瑞涛,胡云斌. 微电子学. 2018(01)
[2]一种新型低功耗C类压控振荡器设计[J]. 赵阳,袁圣越,赵辰,田彤. 电子设计工程. 2018(02)
[3]一种低压低相位噪声的C类VCO[J]. 乔帅领,徐卫林,段吉海,韦雪明,韦保林. 微电子学. 2017(06)
[4]一种改进的C类VCO振幅模型[J]. 乔帅领,徐卫林,段吉海,韦雪明,韦保林. 桂林电子科技大学学报. 2017(05)
[5]基于可调谐LC谐振回路的双频VCO[J]. 戚玉华,沈钊. 现代雷达. 2017(08)
[6]A low power V-band LC VCO with high Q varactor technique in 40 nm CMOS process[J]. Qian ZHOU,Yan HAN,Shifeng ZHANG,Xiaoxia HAN,Lu JIE,Ray C.C.CHEUNG,Guangtao FENG. Science China（Information Sciences）. 2017(08)
[7]一种低功耗C类LC压控振荡器[J]. 王伟,查欢,林福江,刁盛锡. 微电子学. 2017(01)
[8]20 GHz压控振荡器的设计与实现[J]. 曹卫东,侯晨龙,郭金星,宋奕霖,王自强,姜汉钧,王志华. 微电子学. 2015(05)
[9]宽带LC压控振荡器的相位噪声优化设计[J]. 丁理想,吴洪江,卢东旭,谷江,赵永瑞. 半导体技术. 2015(02)
[10]低相位噪声压控振荡器的设计及仿真[J]. 梁爽,曹娟. 微电子学与计算机. 2014(07)
博士论文
[1]电感电容压控振荡器[D]. 唐长文.复旦大学 2004
硕士论文
[1]基于65nm CMOS工艺低能耗低噪声LC振荡器研究与设计[D]. 王伟.中国科学技术大学 2016
[2]低相位噪声CMOS集成压控振荡器的设计[D]. 谢海明.湖南大学 2015
[3]低相噪高线性压控振荡器研究与实现[D]. 梁志强.华南理工大学 2013
[4]基于CMOS工艺45GHz宽带压控振荡器研究与设计[D]. 谢哲新.电子科技大学 2013
[5]宽带CMOS压控振荡器研究及设计[D]. 曹旭.杭州电子科技大学 2013
[6]1.6GHz3.2GHz 0.18μm CMOS宽带低噪声压控振荡器设计[D]. 周功孩.华中科技大学 2013
[7]低相噪宽带CMOS集成电感电容压控振荡器的分析与设计[D]. 张俊波.上海交通大学 2008
[8]高性能CMOS压控振荡器的设计[D]. 王文兵.安徽大学 2005
本文编号：3622800
【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
收发机原理
产生本机振荡信号，它不需要外部激励信号，通过自身的电路就可转换为特定频率的信号，从而为电路系统提供需要的振荡信号。因器是一种能量转换装置。本章第一步简单介绍 VCO 的种类、分析绍压控振荡器的结构和设计约束，最后介绍振荡回路的核心 RLC 控振荡器模型分类在普遍应用的压控振荡器分为两类，分别为环形振荡器（Ring Osc以及电容电感压控振荡器（LC Tank Oscillator，LC VCO）[22]。环形2.1 所示，环形振荡器利用单级放大器在工作时产生 180°相移的特性单机放大器级联形成一个电路回路，从而成为一个振荡器，环形振率受各个单级放大器的延时控制。环形振荡器的优点是易于集成，范围实现调谐，但其缺点也很明显，相位噪声性能很差，所以在对越来越严苛的今天，环形振荡器的应用范围便十分狭窄，经常使用要求宽松的电路中，如时钟产生电路。
图 2.2 双端负反馈系统 H(s)为系统的开环增益。在式（2.1）中，当 1+H(s)为 0 时，即-1 时，系统的闭环增益为无穷大，此时只要电路有很小的输入大，所以该反馈电路会把0 频率处的噪声放大无穷倍。这种现运算放大器中是要避免的，但对于压控振荡器这却是正常工作线性系统要产生震荡所具备的条件为：(j)10H () 180 0H j 是著名的“巴克豪森判据”，式（2.2）规定了系统负反馈的开环式（2.3）规定了系统负反馈的开环相移为 180 度。在实际电路及工艺的影响，可能会导致满足巴克豪森判据的系统无法起振常把环路增益提高到理论值的 2~3 倍。端能量补偿系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种宽频带CMOS高速锁相环[J]. 王兰,胡刚毅,张瑞涛,胡云斌. 微电子学. 2018(01)
[2]一种新型低功耗C类压控振荡器设计[J]. 赵阳,袁圣越,赵辰,田彤. 电子设计工程. 2018(02)
[3]一种低压低相位噪声的C类VCO[J]. 乔帅领,徐卫林,段吉海,韦雪明,韦保林. 微电子学. 2017(06)
[4]一种改进的C类VCO振幅模型[J]. 乔帅领,徐卫林,段吉海,韦雪明,韦保林. 桂林电子科技大学学报. 2017(05)
[5]基于可调谐LC谐振回路的双频VCO[J]. 戚玉华,沈钊. 现代雷达. 2017(08)
[6]A low power V-band LC VCO with high Q varactor technique in 40 nm CMOS process[J]. Qian ZHOU,Yan HAN,Shifeng ZHANG,Xiaoxia HAN,Lu JIE,Ray C.C.CHEUNG,Guangtao FENG. Science China（Information Sciences）. 2017(08)
[7]一种低功耗C类LC压控振荡器[J]. 王伟,查欢,林福江,刁盛锡. 微电子学. 2017(01)
[8]20 GHz压控振荡器的设计与实现[J]. 曹卫东,侯晨龙,郭金星,宋奕霖,王自强,姜汉钧,王志华. 微电子学. 2015(05)
[9]宽带LC压控振荡器的相位噪声优化设计[J]. 丁理想,吴洪江,卢东旭,谷江,赵永瑞. 半导体技术. 2015(02)
[10]低相位噪声压控振荡器的设计及仿真[J]. 梁爽,曹娟. 微电子学与计算机. 2014(07)
博士论文
[1]电感电容压控振荡器[D]. 唐长文.复旦大学 2004
硕士论文
[1]基于65nm CMOS工艺低能耗低噪声LC振荡器研究与设计[D]. 王伟.中国科学技术大学 2016
[2]低相位噪声CMOS集成压控振荡器的设计[D]. 谢海明.湖南大学 2015
[3]低相噪高线性压控振荡器研究与实现[D]. 梁志强.华南理工大学 2013
[4]基于CMOS工艺45GHz宽带压控振荡器研究与设计[D]. 谢哲新.电子科技大学 2013
[5]宽带CMOS压控振荡器研究及设计[D]. 曹旭.杭州电子科技大学 2013
[6]1.6GHz3.2GHz 0.18μm CMOS宽带低噪声压控振荡器设计[D]. 周功孩.华中科技大学 2013
[7]低相噪宽带CMOS集成电感电容压控振荡器的分析与设计[D]. 张俊波.上海交通大学 2008
[8]高性能CMOS压控振荡器的设计[D]. 王文兵.安徽大学 2005
本文编号：3622800
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