文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 11GHz CMOS环形压控振荡器设计

11GHz CMOS环形压控振荡器设计

第26卷 第1期2005年1月

半 导 体 学 报

CHI NESE JOURNA L OF SE MIC ONDUCT ORS

V ol.26 N o.1

Jan.,2005

11GHz CMOS环形压控振荡器设计

3国家高技术研究发展计划资助项目(批准号:2001AA312060)

 王雪艳 女,硕士研究生,主要从事万兆以太网和S DH 264专用高速集成电路设计. 朱 恩 男,教授,从事以太网和光纤倍讯系统专用集成电路的研究. 2003212230收到,2004207215定稿

2005中国电子学会

11GH z CMOS 环形压控振荡器设计

3

王雪艳 朱 恩 熊明珍 王志功

(东南大学射频与光电集成电路研究所,南京 210096)

摘要:设计了一种全差分高速环形压控振荡器(VC O ).该VC O 有三级,每一级的增益是快慢通路增益的矢量叠加和,快慢通路的增益由底部电流源决定,差分控制电压通过镜像电流源控制快慢通路的各自电流,最终实现对振荡频率的调节.分析了VC O 的工作原理及其相位噪声.电路采用TS MC 公司0118μm 标准C M OS 工艺制作.测试结果显示:芯片工作频率为10188~11172G H z ,相位噪声为-101dBc/Hz @10MH z ,输出信号抖动为318ps rms ,在118V 电源电压下的直流功耗约为75mW.该VC O 可以应用于锁相环和频率合成器中.关键词:压控振荡器;相位噪声;射频电路

EEACC :1230B

中图分类号:T N752 文献标识码:A 文章编号:025324177(2005)0120187205

1 引言

压控振荡器被广泛应用于通信系统电路中,例如锁相环、频率综合器以及时钟产生和时钟恢复电

路.常见VC O 的实现形式有LC 振荡器和环形振荡器.在GH z 频段上,LC 振荡器的噪声性能优于环形振荡器[1].在标准C M OS 工艺中为了防止栓锁效应,硅衬底多为高掺杂,而当频率达到10GH z 以上时,由于衬底的高掺杂,电感高频损失增加.主要表现为

导电率较低的电感在高频下产生的“趋肤效应”[2]

“涡流效应”[2]

严重,使其自谐振频率和Q 值急剧下降.目前国内外已报道的研究成果中能达到10GH z

以上的多采用一些先进工艺,如0113μm C M OS ,G aAs ,G eSi [3],Bipolar [4],以及非标准的低掺杂衬底来

实现,但无法与现有C M OS 工艺兼容,而现有C M OS 工艺实现的电路速度又比较低[5~7].因此,采用低成本、低功耗、易集成且易寻求代工服务的标准C M OS 工艺设计高速通信集成电路,既是市场的需要,也是研究的重点.

2 电路结构

设计的VC O 系统框图如图1所示,整个系统包括三级延迟、可控镜像电流源、两级输出缓冲和偏置

电路.全部采用全差分、全对称的电路结构,级与级之间直接耦合.前一级输出缓冲用于增加VC O 驱动负载电容的能力,后一级输出缓冲用于消除信号反射而造成的功率损耗,增加传输效率,实现50Ω传输线匹配.两级输出缓冲均采用源级耦合差分对构成.偏置电路包括高值电阻分压结构和有源器件分压结构,分别用于控制输入端的内偏置和电路中的电流源偏置

.

图1 VCO 系统框图

Fig.1 Voltage 2control oscillator architecture