文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
CMOS压控振荡器研究与设计
姓名:刘清波
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:胡锦
20100401
摘要射频集成电路的研究与开发更是成为现代电子设计领域的热点。作为无线本文根据湖南省自然科学基金资助项目一一高性能电荷泵锁相环研究与设计的项目要求设计了两个工作于不同频段的压控振荡器。论文首先简单介第一代模拟蜂窝移动通信系统诞生以来的短短几十年间,移动通信技术得到了飞速发展,人类已经实现随时随地通信的梦想。特别是随着近几年来无线通信系统的迅猛发展,射频电路的研究引起了广泛的重视,而低成本、低功耗通信系统的核心模块之一,压控振荡器唤隹梢蕴峁┪榷ǖ谋菊裥藕牛还可以倍频产生整个电路所需的时钟信号。它的相位噪声、调节范围、功耗对无线通信系统的性能有很大影响,因而如何设计一个高性能的压控振荡器已经成为模拟集成电路设计的一个重要课题。绍了压控振荡器的发展历史和研究现状,分析了振荡器的基本工作原理,然后系统而深入地分析了目前主要的三种相位噪声模型以及环形振荡器和电感电容振荡器的工作原理。针对环形压控振荡器和电感电容压控振荡器的不同特点采取了一系列的措施来优化电路性能,并基于工艺给出了电路实施方案及仿真结果和版图。⒒沸窝箍卣竦雌鳎褐饕J怯呕刂频缏贰⑸杓屏艘恢中滦偷难映俚ピ5路以及大电容滤波措施来改善电路性能,最终实现的环形压控振荡器在ぷ电压下,中心频率为,#疕和../蔡奈。⒌绺械缛菅箍卣竦雌鳎涸诜治隽似系绺泻涂杀涞缛莸氖迪址椒ê陀呕措施后,采用大电容滤波技术、二次谐波降噪技术以及感性压控端技术等一系列措施来优化电路性能,#疕停./态功耗为。后仿真结果表明,本文设计的压控振荡器均达到了设计要求,具有很好的实用性和可行性。关键词:压控振荡器;电感电容;环形;相位噪声;蝝『号≌竦雌鱛『俊甹设汁阬
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插图索引图单位增益负反馈系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..并联谐振回路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.压控振荡模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图理想负阻振荡器模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图实际测量得到的相位噪声曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图苍捶糯笃鞴钩傻姆蠢∠低场图痘沸握竦雌鳎喝ǖ惴蠢∠低场图痘沸握竦雌鞔笮藕盼榷ㄕ竦床ㄐ巍图S玫ザ搜映俚ピ5缏贰图缪挂坏缌髯;坏缏贰图捎貌钪导际醯鹘谘映俚ピ5难映偈奔洹图蠢⌒蚅竦雌鞯牡湫屯仄私峁埂图普通型变容管结构示意图及直流甐特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图反型变容管结构示意图及直流甐特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图简化后的平面螺旋电感模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图对称性平面螺旋电感⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图放射状地阻隔层⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图射频收发机的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图硅工艺的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图图振荡器频谱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图不同时刻脉冲注入对振荡信号的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图相位噪声形成示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图ǖ惴蠢∠低潮栈反浜牟ㄌ赝肌图罘盅映俚ピ5缏贰图罘指鹤璧缏贰图罘指鹤鐻竦雌鳌结变容管结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图平面螺旋电感模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图环形振荡器的近似图电压电流转换电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯Ⅵ限拧振荡器研究’杓
图延迟单元电路及模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.:⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图三级延迟单元构成的环路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图互补交叉耦合型压控振荡器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图感性压控端降噪技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图电感电容压控振荡器电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图环形压控振荡器版图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图环