全集成片上电感电容压控振荡器设计

论文摘要

随着电子科技的大力发展,消费市场对于电子设备的要求逐步向着便携式发展。便携式意味着小体积,低功耗以及高性能,这也使无线接收机的前端芯片具有越来越大的应用价值。在无线接收机中,频率合成器是极其重要的模块。而压控振荡器对于频率合成器而言,也是核心部件电路。压控振荡器的性能直接影响到整个系统的性能,所以也是整个频率合成器乃至接收机的设计挑战点与难点。现在一般采用CMOS工艺技术来制造大规模集成电路,所以CMOS压控振荡器是目前市场的一个研究热点与研究重点。本文在前人对振荡器的研究基础上,讨论了电感电容压控振荡器的振荡机制。还分析了片上电感和片上电容的性能,并进行模型建立。本文最后在对振荡器、电感和电容的研究基础上,提出了一种优化模式的电感电容压控振荡器,应用Cadence对振荡器电路进行了设计与分析。还通过元器件参数的合理调整使压控振荡器性能达到了较好的水平。采用TSMC0.13μm工艺库,使用Cadence Spectre RF工具仿真,在1.2V工作电压下,本文设计的压控振荡器的输出振荡频率范围是5.112～5.152GHz,静态电流仅为2.14mA。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文内容与结构
• 第二章 振荡器的结构和工作原理
• 2.1 振荡器基本原理
• 2.1.1 双端负反馈系统分析
• 2.1.2 单端能量补偿系统分析
• 2.1.3 负阻的产生
• 2.2 电感电容振荡器
• 2.2.1 压控振荡器的数学模型
• 2.3 常用电感电容压控振荡器结构
• 2.4 电感电容压控振荡器结构的应用与改进
• 2.4.1 宽带电感电容压控振荡器
• 2.4.2 低压电感电容压控振荡器
• 2.4.3 正交输出电容电感压控振荡器
• 2.5 本章小结
• 第三章 片上电感
• 3.1 片上电感
• 3.2 平面螺旋电感的寄生效应
• 3.2.1 金属损耗
• 3.2.2 衬底损耗
• 3.2.3 平面螺旋电感模型
• 3.3 提高 Q 值的方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 可变电容
• 4.1 二极管可变电容
• 4.2 MOS 管可变电容
• 4.2.1 传统 B=D=S 型可变电容
• 4.2.2 反型型可变电容
• 4.2.3 积累型可变电容
• 4.3 在振荡器中 MOS 可变电容的大信号分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 压控振荡器的实现
• 5.1 电感电容压控振荡器结构确定
• 5.2 MOS 管尺寸确定
• 5.3 电感电容压控振荡器的仿真
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 摘要
• Abstract