【摘要】：近年來,隨著無線通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展,CMOS射頻集成電路和片上系統(tǒng)(SOC, System On Chip)的研究與應(yīng)用已成為目前電子設(shè)計的主流技術(shù)。CMOS壓控振蕩器由于具有頻率可控的優(yōu)點,已成為無線通信系統(tǒng)中鎖相環(huán)(PLL, Phase Locked Loop1電路的一個重要組成部分。而環(huán)形壓控振蕩器由于具有高線性、寬調(diào)諧、易集成、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點而被廣泛使用,其主要原因在于壓控振蕩器可以提供穩(wěn)定的本振信號和電路所需的高頻時鐘信號,而電路的功耗、調(diào)節(jié)范圍和相位噪聲等指標(biāo)均已成為近些年壓控振蕩器領(lǐng)域的研究熱點內(nèi)容。在國內(nèi)外VCO(Voltage Control Oscillator)的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,本文從振蕩器的基本原理和實現(xiàn)方式出發(fā),針對振蕩器的系統(tǒng)理論模型和壓控特性進行分析,分別闡述了LC振蕩器和環(huán)形振蕩器的基本架構(gòu)。同時,本文主要針對振蕩器電路的相位噪聲特性進行建模分析和簡要說明。在此基礎(chǔ)上,重點分析了不同方式實現(xiàn)的壓控單端延遲單元和差分延遲電路,并提出了一種具有高線性度、低相位噪聲的壓控振蕩器電路方案。本文提出的壓控振蕩器電路采用TSMC 0.35μm CMOS工藝實現(xiàn),基于Cadence平臺實現(xiàn)電路的仿真驗證,在Virtuoso下完成電路版圖的繪制,并進行后仿真驗證。其后仿真驗證結(jié)果表明,在27℃下,振蕩器輸出頻率的可調(diào)諧范圍約為44MHz～163MHz(@1.0V～1.8V)。當(dāng)頻率約為104MHz時,在100kHz頻偏處的相位噪聲為-99.12dBc/Hz,在1MHz頻偏處的相位噪聲為-128.3dBc/Hz。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of wireless communication technology, the research and application of CMOS RF integrated circuit and SOC (System On Chip) have become the mainstream technology in electronic design. CMOS voltage controlled oscillator (VCO) has become one of the PLL (Phase Locked Loop 1) circuits in wireless communication systems because of its advantages of frequency controllability. The voltage controlled oscillator is widely used because of its high linearity, wide tuning, easy integration and simple structure. The main reason is that the voltage controlled oscillator can provide stable local oscillator signal and high frequency clock signal needed by the circuit. The power consumption, adjusting range and phase noise of the circuit have been achieved. Based on the research status of VCO (Voltage Control Oscillator) at home and abroad, this paper analyzes the theoretical model and voltage control characteristics of the oscillator, and expounds the basic theory of LC oscillator and ring oscillator respectively. At the same time, the phase noise characteristic of the oscillator circuit is modeled and analyzed briefly in this paper. On this basis, the voltage-controlled single-ended delay unit and differential delay circuit implemented in different ways are analyzed emphatically, and a voltage-controlled oscillator circuit scheme with high linearity and low phase noise is proposed. The VCO circuit is implemented by TSMC 0.35 micron CMOS technology. The circuit is simulated and verified based on Cadence platform. The circuit layout is plotted under Virtuoso and verified by post-simulation. The simulation results show that the tunable range of the output frequency of the VCO is about 44MHz to 163MHz (@1.0V to 1.8V) at 27 C. At about 104MHz, the phase noise at the frequency offset of 100 kHz is - 99.12 dBc/Hz and - 128.3 dBc/Hz at the frequency offset of 1 MHz.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN752

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本文編號：2238365