【摘要】：電感電容壓控振蕩器被廣泛應(yīng)用于時(shí)鐘生成器和頻率合成器等電路中。隨著通信系統(tǒng)的發(fā)展,對(duì)壓控振蕩器的帶寬和近邊帶相位噪聲性能提出了更高的要求。另一方面,電感電容壓控振蕩器通常使用片上螺旋電感,其具有品質(zhì)因數(shù)較低、單位面積電感值較小和電感值不可調(diào)節(jié)等缺點(diǎn)。針對(duì)這些問題,本文研究了降低振蕩器的幅度-相位調(diào)制(AM-PM)轉(zhuǎn)換以降低近邊帶相位噪聲和提高有源電感的品質(zhì)因數(shù)的方法。本文對(duì)電感電容振蕩器中交叉耦合管的尺寸對(duì)AM-PM轉(zhuǎn)換的影響進(jìn)行了量化分析,通過建立交叉耦合管的柵極-漏極寄生電容和漏極-襯底寄生電容的等效模型,推導(dǎo)出了AM-PM轉(zhuǎn)換系數(shù)的表達(dá)式。結(jié)果表明,隨著交叉耦合管尺寸的增大,壓控振蕩器的AM-PM轉(zhuǎn)換系數(shù)會(huì)隨之增大。因此在低相位噪聲壓控振蕩器中,交叉耦合管的尺寸應(yīng)該最小化以降低AM-PM轉(zhuǎn)換。研究了電感電容振蕩器中交叉耦合管的體效應(yīng)對(duì)AM-PM轉(zhuǎn)換的影響。結(jié)果表明,引入體效應(yīng)可提高交叉耦合管的線性范圍,增大振蕩器的振蕩幅度和諧振腔的品質(zhì)因數(shù),使漏極-襯底寄生電容工作在C-V曲線更加平滑的區(qū)域,從而減小了壓控振蕩器的AM-PM轉(zhuǎn)換系數(shù)和降低了1/f~3區(qū)域的相位噪聲,提高了1/f~3區(qū)域的品質(zhì)因數(shù)FoM~(1/f~3)�；诤答侂娮韫苍垂矕沤拥赜性措姼须娐�,通過引入一個(gè)片上電容提高其品質(zhì)因數(shù)。結(jié)果表明,引入片上電容增大了有源電感的等效電感和減小了串聯(lián)等效電阻,從而提高了有源電感的品質(zhì)因數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)有源電感在整個(gè)電感值可調(diào)的范圍內(nèi)具有大的品質(zhì)因數(shù),進(jìn)一步引入一個(gè)可變電容器,通過控制可變電容器的電容值實(shí)現(xiàn)有源電感品質(zhì)因數(shù)的調(diào)節(jié)。最后設(shè)計(jì)了一個(gè)采用有源電感代替無源電感的壓控振蕩器,采用TSMC0.18-μm工藝,用Cadence Virtuoso軟件對(duì)電路進(jìn)行了版圖設(shè)計(jì),壓控振蕩器調(diào)諧范圍為136%,在頻偏為1 MHz處的相位噪聲為-112.5 dBc/Hz。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN752
【圖文】：

（2-1）圖2-1 輸出頻譜示意圖上式中，A(t)和 t 都是時(shí)間 t 的函數(shù)；V0是最大的電壓幅度；f 是一個(gè)周期函數(shù)，它代表振蕩器穩(wěn)態(tài)輸出波形的形狀。如果 f 不是一個(gè)三角函數(shù)，輸出功率譜將會(huì)在 附近有輸出功率。并且由于振幅 A(t)和相位 的擾動(dòng)，實(shí)際振蕩器的輸出譜在 及其 n

第二章 壓控振蕩器的相位噪聲7圖2-4 實(shí)際情況下相位噪聲對(duì)信號(hào)下變頻的影響目前有兩種表征振蕩器輸出信號(hào)頻率波動(dòng)大小的方法，一是從時(shí)域觀點(diǎn)的抖動(dòng)時(shí)間（TimingJitter），二是從頻域觀點(diǎn)的相位噪聲（PhaseNoise）。相位噪聲往往表示偏離載波頻率 處單位帶寬的噪聲功率和載波平均功率的比值，單位為 dBc/Hz，用公式表示為： 0110sidebandtotalcarrierP , HzL lgP （2-2）式中 01sidebandP , Hz為偏移載波頻率 處單位帶寬內(nèi)（1Hz）的噪聲功率，carrierP為載波的平均功率。值得注意的是，公式（2-2）定義的相位噪聲包含了幅度擾動(dòng) A t 和相位擾動(dòng) t 。 totalL dBc / Hz

（2-9）上述過程可以用圖 2-7 表示。圖2-7 振蕩器的噪聲整形我們將 H j 寫成幅度-相位的形式： j H j =A e 。 對(duì) ω 求導(dǎo)得到：jdH dA d= jA ed d d （2-10）當(dāng)0 時(shí)，因?yàn)?，所以 A 1，公式（2-9）可表示成：0

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 趙彥曉;張萬榮;謝紅云;趙飛義;;基于電流復(fù)用與有源電感的UWB LNA[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年12期

本文編號(hào)：2789823