电子科技大学 无线技术与集成系统实验室, 成都 611731
基于0.18 μm CMOS工艺，设计并制作了一种偏置电路噪声消除的VCO。通过在偏置电路与VCO的尾电流源之间插入选通电路，可以实现对偏置电路的噪声电压的低通滤波。分析表明，该低通滤波器的拐点频率与选通电路的导通电阻、关断电阻以及开关时钟占空比相关。电路测试表明，加入选通电路之后，VCO的近端相噪下降约20 dB，大大降低了偏置电路的相噪贡献。
电压控制振荡器 偏置电路 相位噪声 VCO bias circuit phase noise
基于TSMC 28 nm CMOS工艺设计了一个伪差分结构的低压低功耗CMOS环形振荡器。电路包括偏置电路、环形振荡器和输出缓冲器。伪差分环形振荡器有五级延迟单元, 延迟单元采用Maneatis对称负载。在Cadence Spectre上进行前仿真。结果表明, VCO工作在0.9 V电源电压下时, 其频率调谐范围为0.65 GHz~4.12 GHz。在3.6 GHz以下频率范围内具有很好的调谐线性度。中心频率约为2.3 GHz时, 其相位噪声为-79.06 dBc/Hz@1 MHz。输出缓冲电路能够实现轨对轨的输出摆幅, 输出占空比可优化至50%。环形振荡器的功耗约为5.7 mW。
低压低功耗 伪差分 压控振荡器 对称负载 调谐范围 low-voltage low-power pseudo-differential VCO symmetrical load tuning range
河南科技大学 电气工程学院, 河南 洛阳 471023
提出了一种采用响应曲面(RSM)协同优化压控振荡器(VCO)的功耗、相位噪声的方法。以差分耦合LC-VCO电路为实验设计对象,在电路结构上增加级联交叉耦合负阻管结合外部电流镜偏置,改进了相位噪声和功耗性能。在此基础上,建立VCO性能的响应曲面模型,优化并选取最佳电路设计参数的组合,获取最佳性能。基于TSMC CMOS 65 nm、1.8 V RF工艺的实验结果表明,优化后的VCO各项性能指标均显著提升。该VCO的调谐范围达2.377 GHz~2.583 GHz,即206 MHz,相位噪声为-113.44 dBc/Hz@1 MHz,功耗低至0.66 mW,FoM值达184.27 dBc/Hz。该LS频段VCO适用于WiFi、物联网等无线通信中射频收发集成电路。
压控振荡器 响应曲面建模 优化设计 相位噪声 VCO RSM optimization design phase noise
河南科技大学 电气工程学院, 河南 洛阳 471023
该文提出了一种频率为2.4 GHz的低功耗低相位噪声的改进型电容电感型压控振荡器(LC-VCO)。采用有源金属氧化物半导体(MOS)晶体管取代电阻和电容以优化电路结构, 有效减小版图面积和功耗, 同时抑制无源器件引起电路精度的恶化, 提升VCO综合性能。基于TSMC 65 nm/1.8 V CMOS工艺进行电路设计和仿真, 结合理论建模和小信号等效电路分析, 调试关键MOS器件参数。结果表明, 改进后的VCO的调谐范围从2.365~2.506 GHz, 调谐带宽为141 MHz, -127.272 dBc/Hz@1 MHz的相位噪声, 1.8 V电源电压下功耗低至1.323 mW, 综合优值高达-193.84 dBc·Hz-1, 优于多数同频段同类型的压控振荡器。
电容电感型压控振荡器(LC-VCO) 低功耗 低相位噪声 LS频段 优化设计 LC-VCO low power low phase noise LS frequency band optimization design
随着CMOS图像传感器(CIS)向片上系统化、高度集成化方向发展, 片内锁相环(PLL)成为系统不可或缺的片上时钟模块, 而高速高集成的CIS对PLL的高频时钟输出能力提出了新的挑战。介绍了一种基于0.13μm CIS工艺设计的电荷泵PLL模块, 该模块工作于1.5V电压, 利于控制功耗; 具备压控振荡器(VCO)电流自偏置和自校准技术, 可提供最高频率为480MHz的输出信号和更好的噪声性能; 多种输入输出倍频可选功能使其能够满足多样化的片上时钟生成需求, 提高可复用性。仿真结果表明, 当实现12倍频且输出频率为480MHz时, 该PLL模块输出信号的均方根周期抖动为837fs, 功耗为2.817mW, 满足高速CIS对时钟速度的需求, 同时保证了输出时钟的低噪声和模块本身的低功耗。
高速CMOS图像传感器 锁相环 压控振荡器自偏置 压控振荡器自校准 high-speed CMOS image sensor phase-locked loop VCO self-biasing VCO self-calibration
Electronics and Communication Department, ITM University, Gwalior 474001, India
Frontiers of Optoelectronics
2013, 6(3): 338
1 杭州电子科技大学,微电子CAD研究所,浙江,杭州,310018
2 香港科技大学,电子与计算机工程系,香港
设计并研制了一种新型复合沟道Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT(CC-HEMT)微波单片集成压控振荡器(VCO),且测试了电路的性能.CC-HEMT的栅长为1μm,栅宽为100μm.叉指金属-半导体-金属(MSM)变容二极管被设计用于调谐VCO频率.为提高螺旋电感的Q值,聚酰亚胺介质被插入在电感金属层与外延在蓝宝石上GaN层之间.当CC-HEMT的直流偏置为Vgs=-3V,Vds=6V,变容二极管的调谐电压从5.5V到8.5V时,VCO的频率变化从7.04GHz到7.29GHz,平均输出功率为10dBm,平均功率附加效率为10.4%.当加在变容二极管上电压为6.7V时,测得的相位噪声为-86.25dBc/Hz(在频偏100KHz时)和-108dB/Hz(在频偏1MHz时),这个结果也是整个调谐范围的平均值.据我们所知,这个相位噪声测试结果是文献报道中基于GaN HEMT单片VCO的最好结果.
Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN高电子迁移率晶体管 微波单片集成电路 压控振荡器 相位噪声 Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT microwave monolithic integrated circuit (MMIC) voltage-controlled oscillator(VCO) phase noise
国防科学技术大学 理学院,定向能技术研究所,湖南长沙,410073
为了进一步提高MILO产生微波的功率和效率,提出了其负载电流能量全部利用来产生微波的新思想.设计并运用二维全电磁PIC方法模拟了基于此思想的新型MILO,它是传统MILO与VCO的有机结合(简称MVO).模拟结果表明MVO中MILO部分与作为MILO负载的VCO部分各自工作正常,VCO部分产生微波的主频受MILO部分产生微波的牵引.在输入25GW电功率(工作电压约500kV)下,与相应传统MILO相比,MVO的微波平均输出功率提高了500MW,效率从6%提高到了8%.
高功率微波源 磁绝缘线振荡器 虚阴极振荡器 PIC方法 High-power microwave source MILO VCO PIC simulation
