發(fā)布時間：2017-04-05 20:00

  本文關(guān)鍵詞：基于65nm CMOS工藝低能耗低噪聲LC振蕩器研究與設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展給市場帶來了前所未有的豐富的通信產(chǎn)品,同時消費者也對無線通信終端變得越來越挑剔,設(shè)計一款速度更快、更安全、功耗更低的產(chǎn)品正變得越來越富有挑戰(zhàn)性。壓控振蕩器作為藍(lán)牙4.2無線收發(fā)機中頻率源的核心,它的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)逐漸變得越來越嚴(yán)苛,振蕩器最重要的兩個參數(shù)功耗和相位噪聲一直以來都是設(shè)計者們研究與關(guān)注的目標(biāo)。本文基于標(biāo)準(zhǔn)的SMIC 65nm CMOS工藝分析與設(shè)計了兩款應(yīng)用于藍(lán)牙4.2版本的電容電感壓控振蕩器。在對振蕩器組成部分和起振情況簡明扼要的分析之后,論文著重分析總結(jié)了當(dāng)前三種計算LC壓控振蕩器白噪聲相位噪聲模型：緊接著匯總了當(dāng)前兩種可能引起MOS晶體管閃爍噪聲輸出轉(zhuǎn)換的效應(yīng)，然后分析了幾種能夠有效的降低振蕩器相位噪聲的技術(shù)。首次通過利用計算混頻器低頻噪聲輸出的方式,得到差分LC振蕩器共模點二次諧波所引起AM-PM轉(zhuǎn)換效應(yīng)大小,并在此基礎(chǔ)上通過對尾電流濾波振蕩器進(jìn)行后仿驗證晶體管存在寄生電容非線性造成振蕩器相位噪聲惡化效應(yīng),仿真結(jié)果顯示在1V電源電壓下,該振蕩器的功耗僅為0.6mW,相位噪聲為-124dBc/Hz@lMHz,-77dBc/Hz@10kHz,FOM為194,振蕩頻率范圍為2.32-2.65GHz,線性可調(diào)諧范圍為13%,分析了電流復(fù)用振蕩器輸出幅度大小與設(shè)計參數(shù)的關(guān)系,從理論上解決了傳統(tǒng)輸出幅度不對稱問題,隨后通過分析振蕩器電流效率與電流導(dǎo)通角的關(guān)系,得到Class-C振蕩器擁有更高的電流效率依據(jù),在此基礎(chǔ)上提出了一種基于幅度反饋低功耗C類LC壓控振蕩器的設(shè)計,解決了Class-C起振和最優(yōu)工作點偏置問題,并介紹了C類振蕩器的工作過程。最后通過對C類電流復(fù)用壓控振蕩器后仿可以得到,在1.2V電源電壓下,壓控振蕩器的功耗為1.1mW,相位噪聲為-126dBc/Hz@1MHz,FOM為193,振蕩頻率范圍為2.3-2.6GHz,可調(diào)諧范圍為12%,綜合性能具有一定競爭力。
【關(guān)鍵詞】：電容電感 壓控振蕩器 Class-C 低功耗 相位噪聲 電流復(fù)用
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN752
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-20
• 1.1 研究背景14-16
• 1.2 壓控振蕩器設(shè)計研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 研究內(nèi)容安排和主要貢獻(xiàn)17-20
• 第2章 振蕩器基礎(chǔ)20-32
• 2.1 振蕩器如何振蕩20-25
• 2.1.1 振蕩器的起振條件21
• 2.1.2 LC諧振回路21-25
• 2.2 簡化的LC振蕩器25-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 第3章 振蕩器的相位噪聲分析32-50
• 3.1 相位噪聲32-35
• 3.2 LC壓控振蕩器熱噪聲35-38
• 3.2.1 線性時不變模型35-36
• 3.2.2 周期穩(wěn)態(tài)模型36-37
• 3.2.3 線性時變模型37-38
• 3.3 LC壓控振蕩器閃爍噪聲38-43
• 3.3.1 變?nèi)莨芊蔷�性引起的AM-PM轉(zhuǎn)換39-41
• 3.3.2 Groszkowski效應(yīng)41-43
• 3.4 相位噪聲降低技術(shù)43-49
• 3.4.1 減小噪聲源43-46
• 3.4.2 抑制噪聲傳遞46-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 低噪聲尾電流源濾波振蕩器分析與設(shè)計50-74
• 4.1 尾電流濾波振蕩器相位噪聲分析50-59
• 4.1.1 共模點等效電容二次諧波影響50-53
• 4.1.2 晶體管寄生電容非線性變化53-59
• 4.2 尾電流濾波振蕩器設(shè)計59-68
• 4.2.1 總體框圖60-61
• 4.2.2 電感選擇考慮61-65
• 4.2.3 頻率調(diào)諧65-68
• 4.3 仿真結(jié)果與版圖68-72
• 4.4 本章小結(jié)72-74
• 第5章 低功耗C類LC壓控振蕩器的設(shè)計74-88
• 5.1 振蕩器電流效率分析74-76
• 5.2 電流復(fù)用振蕩器幅度分析76-79
• 5.3 C類LC壓控振蕩器的設(shè)計79-83
• 5.3.1 電路總體框架圖79-80
• 5.3.2 幅度跟隨器80-82
• 5.3.3 振蕩器工作過程82-83
• 5.3.4 振蕩器設(shè)計參數(shù)選取83
• 5.4 仿真結(jié)果與版圖83-87
• 5.4.1 頻率調(diào)諧和相位噪聲結(jié)果83-87
• 5.5 本章小結(jié)87-88
• 第6章 總結(jié)與展望88-90
• 6.1 工作總結(jié)88-89
• 6.2 振蕩器設(shè)計展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 致謝94-96
• 在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和研究成果96

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本文編號：287570