稳压LC电压控制振荡器的研究

摘要

正确发送接收信息是高质量通信设备的基本要求。电压压控振荡器作为频率综合器的核心部分，为信号调制或者时钟恢复提供准确的本振信号，是无线通信系统必不可少的一部分。它的性能对整个通信系统有着重要影响，特别是其抑制相位噪声的能力直接关系到通信系统的传输正确率。随着通信频率越来越高，相位噪声越来越强；全集成压控振荡器受到芯片上寄生器件以及其它电路的干扰也增强了相位噪声。抑制高频射频电路的相位噪声成为了一项艰巨的任务，也因此成为了工业界和学术界的研究热点。
　　 LC压控振荡器因其优越的相位噪声性能，被广泛应用到各种通信系统中。本文详细分析了LC压控振荡器电路内部各个噪声源对相位噪声的影响，以及不同工作区域内相位噪声的变化。基于以上分析，优化片上电感的品质因素，采用数字调谐等抑制相位噪声的技术，设计了一款符合WiFi通信标准的LC压控振荡器。其中心频率为2.44GHz，调谐范围为±40MHz，偏离载波频率600kHz和1MHz处的相位噪声分别为-120dBc/Hz和-124dBc/Hz。
　　 除了受到电路内部噪声源的影响，压控振荡器的外部噪声同样影响着相位噪声。针对电源噪声向相位噪声的转化，本文采用低压降稳压器隔离电源噪声对压控振荡器的干扰。全面分析了稳压器中电路稳定性、电源敏感度以及功耗之间的制约关系。为了克服这个设计难点，分别设计了低功耗的Current-efficient稳压器和优化动态电源抑制的Replica-biised稳压器。Current-effcient稳压器获得-73dB的静态电源敏感度，而Replica-biased稳压器的最差电源敏感度为-74dB。分别应用以上两种稳压器，稳压压控振荡器均能抑制强度在10-12V2/Hz以内的电源白噪声，抗电源噪声干扰的能力大大提高。
　　 整个电路的设计是采用适合于深亚微米集成电路设计的Gm/Id设计方法，不仅提高了前端设计的预见性，也实现了低功耗电路设计的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 电压控制振荡器的概述

1.2 低压降稳压器的概述

1.3 论文工作的意义及其组成

第二章 Gm/Id设计方法学及全定制电路设计流程

2.1 深亚微米集成电路工艺与Gm/Id设计方法学

2.2 基于Gm/Id设计方法学的全定制集成电路设计流程

2.3 小结

第三章 LC电压控制振荡器与相位噪声

3.1 LC-VCO的工作原理

3.2 LC-VCO中的相位噪声

3.3 LC-VCO的设计

3.4 小结

第四章 电源稳压与低压降稳压器

4.1 电源噪声与电源稳压

4.2 低压降稳压器

4.3 LDO的稳定性、电源敏感度和功耗

4.4 Current-efficient LDO

4.5 Replica-biased LDO

4.6 小结

第五章 电源稳压压控振荡器的仿真

第六章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附录

致谢