1．8GHz宽带低相位噪声CMOS压控振荡器设计.docVIP

1．8GHz宽带低相位噪声CMOS压控振荡器设计 第34卷第6期 2007年6月 湖南大学(自然科学版) JournalofHunanUniversity(NaturalSciences) VoI.34.No.6 Jun.2007 文章编号:1000.2472(2007)03.0037.04 1.8Gaz宽带低相位噪声CMOS压控振荡器设计 曾健平t,章兢,谢海情,刘利辉,曾云 (湖南大学物理与微电子科学学院,湖南长沙410082) 摘要:采用一种基于开关电容阵列(SCA)和尾电流源处加入电感电容滤波相结合的 电路结构,设计了一个1.8GHz宽带分段线性压控振荡器.采用TSMC0.18肚m1P6M CMOSRF工艺,利用CadenceSpectreRF完成对电路进行的仿真.结果显示,在电源电压 VDD=1.8V时,控制电压范围为0.6～1.8V,频率的变化范围为1.43～2.13GHz,达到 39%,相位噪声为一131clBc/I-Iz@1MHz,功耗为9.36mw(1.8V×5.2mA).很好地解决了 相位噪声与调谐范围之间的矛盾. 关键词:压控振荡器;开关电容阵列;电感电容滤波;相位噪声 中图分类号:TN911.8文献标识码:A Designofa1.8GHzWide—Band,Low—Phase—NoiseCMOSVCO ZENGJian—pingt,ZHANGJing,XIEHai—qing,LIULi—hui,ZENGYun (CollegeofPhysicsandMicroelectronicsScience.HunanUniv.Changsha.Hunan410082.China) Abstract:Inordertosolvethecontradictionbetweenphasenoiseandtuningrange,a1.8GHzpiecewiselin— earVCOwasdesignedbasedonthestructureofcombinationofswitching—capacitancearrayandLCnoisefilter addedinthetailcurrentsource.ThecircuitwasdesignedinTSMC0.18肚m1P6MCMOSRFprocess,and simulatedbytheSpectreRFinCadenceundersupplyvoltageof1.8V.Theoutputfrequencyrangedfrom1.430 GHzto2.134GHz.andthetuningrangewasupto39%.Thephasenoisewas一131dBc/Hzatanoffsetof1 MHz.Thepowerconsumptionofthecircuitwas9.36mW(1.8V×5.2mA). Keywords:VCO;switching—capacitancearray;LCnoisefilter;phasenoise 过去由于工艺条件的限制,RF集成电路多采 用Ga,Bipolar,BiCMOS和HBT工艺实现.随着 CMOS工艺的发展,其截止频率已经达到了GaAs 的水平,这使得采用CMOS工艺实现通信产品的单 芯片集成成为可能.近几年来,CMOSRF集成电路 成为集成电路设计的热点J. 相位噪声是信息传输质量和可靠性的最重要参 数.压控振荡器(VCO,VoltageControlOscillator)是 频率合成器中的一个核心模块,频率合成器的相位 噪声主要由VCO决定,因而设计高性能的压控振 荡器显得十分关键.以电路结构来分,压控振荡器主 要分为两类:环路振荡器和LC振荡器.环路振荡器 易于集成,调谐范围大,但是其相位噪声性能比LC 振荡器差.在LC振荡器中,可以通过采用大比值 Cax/C的MOS变容管来获得大的调谐范围,采 用高Q值的片上电容和电感,也能获得好的相位噪 声.值得注意的是,C/CIIIi大,意味着压控振荡器 的灵敏度(Kve0)也大J.然而,在实际应用中,整个 系统的相位噪声与压控振荡器的灵敏度相互制约, 因为在频率合成器中,前级模块的噪声直接加在压 控振荡器的输入端,并通过压控振荡器进行放大.因 此在进行实际压控振荡器设计时,在获得大的调谐 ?收稿日期:2006--05-03 基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(O5JJ30115) 作者简介:曾健平(1966一),男,湖南祁东人,湖南大学副教授,博士研究生 t通讯联系人.E.mail:zengjrI@163.tom 38湖南大学(自然科学版)2007焦 范围的情况下,必须尽量减小压控振荡器的灵敏 度[81. 为解决相位噪声和调谐范围之间的矛盾,本设 计中,采用开关