文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文

姓名:陈军
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:沈绪榜;陈朝阳
20050401
摘要
近年来无线通信的发展对射频收发系统提出了功耗更低频率更高尺寸
更小成本更低可靠性更高的要求压控振荡器作为射频收发系统的重要模块
其功耗相噪声振荡频率等方面的改善面临着重要的挑战 CMOS 工艺因其功耗
低成本低的特点已经成为当今集成电路的主流工艺因此在 CMOS 工艺下设
计低功耗低相噪声的压控振荡器具有重要的现实意义
本文从对标准 CMOS 工艺的器件参数特性的研究入手对压控振荡器的原理和
相噪声产生的机制进行了阐述结合在射频收发芯片中的实际设计经验对通用的
交叉耦合 CMOS LC 负跨导压控振荡器进行了深入分析并给出了相关的设计和折衷
策略通过对振荡波形对称性的进一步分析导出了实现输出波形上升沿和下降沿
对称性的方法使得低偏移频率的相噪声改善可以达到 10dBc/Hz 以上本文还对开
关电容阵列的结构和使用进行了分析指出其影响相噪声的主要原因并给出了解
决办法
CMOS 工艺的电感是制约压控振荡器性能的主要瓶颈本文对主流的平面螺旋
电感的建模进行了阐述讨论了平面螺旋电感品质因数及其对压控振荡器振幅和相
噪声的影响
元器件的噪声性能对压控振荡器的相噪声具有直接的影响本文特别介绍了
CMOS 基本器件以及平面螺旋电感的噪声模型和损耗途径探讨了器件噪声与器件
参数的关系给出了它们之间的折衷关系
本文采用工艺使用仿真器进行
仿真调试设计了一个适用于系统的压控振荡器频率
变化范围为振荡的中心频率为输出振幅为峰峰值
相噪声为频率偏移下电源电压下核心功耗为
系统优值为

关键词无线局域网 WLAN 压控振荡器 VCO 相噪声 Phase Noise
低功耗 Low Power 优值 FOM
I
Abstract
With the development of the munication in recent years, the demand of
lower power, higher frequency, smaller size and lower cost has been great increased. As an
important block of radio frequency transceiver system, the voltage controlled oscillator
(VCO) had faced the challenge of improving the power, the phase noise, and the frequency.
The CMOS technology has been the main technology in the world for its low power and
low cost. Thus, it is important to research and design a VCO with low power and low
phase noise by CMOS technology.
This paper introduces the character of ponents, the essential theory of VCO
and the mechanism of the phase noise. The general negative conductance cross-coupled
CMOS LC VCO is presented. Some important design and tradeoff strategy among the
parameters of VCO are given. By analyzing the symmetry of the output wave, a method to
improving the symmetry of the edge of ascend and descend was presented, which
reducing the phase noise for upwards of 10 dBc/Hz. Furthermore, the paper introduces the
use of switch cap array and the influence to the