基于開關電容調諧的寬帶CMOS壓控振蕩器設計.pdf

1、壓控振蕩器(Voltage Controlled Oscillator,簡稱VCO)是鎖相環(huán)(PLL)的重要組成單元,它在很大程度上決定了PLL的性能.片上全集成壓控振蕩器設計是接收機中采用當前CMOS工藝最具挑戰(zhàn)的部分.在多種射頻工藝(GaSe、SiGe、Bipolar、CMOS)中,CMOS工藝以其集成度高,低廉的成本逐漸得到廣泛應用,因此,片上CMOS VCO也成為當前射頻領域研究的熱點.寬范圍調諧VCO模塊是雙變頻結構的數字電視

2、調諧器專用芯片中的一個重要模塊,由于該芯片要把電視輸入信號(48MHz~860MHz)上變頻到固定的第一中頻(大約1.22GHz),所以,該課題設計的VCO模塊必須具有寬帶,高性能等特點,而且是一個典型的數?；旌霞呻娐吩O計.論文首先簡單介紹了片上VCO設計國內外的發(fā)展狀況,并提出了論文的設計目標,具體目標是實現(xiàn)一個輸出頻率范圍為1.2GHz~2.1GHz,相位噪聲為-77dBc/10KHz的寬帶CMOS壓控振蕩器.然后論文對開關電容調

3、諧的LC VCO設計理論進行了詳細的分析,包括振蕩器工作原理、VCO性能指標、VCO常用結構、片上電感和變容管的相關理論、開關電容調諧理論、Leeson和Hajimiri相位噪聲模型,相位噪聲估計等.論文重點闡述了該課題的寬調諧范圍的VCO的數?；旌想娐返膶崿F(xiàn)方案,在方案中,利用了3個VCO實現(xiàn)寬范圍頻率覆蓋,每個VCO內部采用了小變容管與開關電容陣列組成調諧回路,并利用數?；旌想娐穼崿F(xiàn)了VCO的快速啟動控制、VCO的輸入電流自動控制、

4、VCO開關電容自動切換,3個VCO雙向自動轉換等關鍵技術.在電路設計分析完成之后,用Candence Virtuoso軟件實現(xiàn)了電路的版圖設計,并對版圖設計中的一些要點進行了說明,譬如版圖的對稱性,寄生效應等.最后,使用Synopsis Hspice和Cadence SpectreRF對電路進行了仿真分析,并結合Verilog-A行為級建模語言實現(xiàn)了數?；旌想娐夫炞C,給出了各個模塊的性能指標.仿真結果表明,在使用小調節(jié)范圍的變容管的前提