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不同预分频对应的最小值阐述

环形振荡器是由若干相同的增益级电路模块级联而成,电路具有振荡频率高,频率调节范围广,结构简单,功耗低等优点,但温度、电源噪声等因素会对振荡频率影响较大,且环形振荡器的噪声性能较差。目前CMOS工艺下两种环形振荡器的应用设计,一种是在1.5GHz-3GHz电荷泵锁相环中的应用,另一种是开环补偿技术对环形振荡器电源敏感度的应用。环形振荡器是由若干相同的延迟单元模块级联成的环路。一个N级环型振荡器的线性模型可以表示成如图1所示。

图1:N级反相器级联的环形振荡器及其波形

N级反相器级联的环形振荡器及其波形

按照延时单元电路结构划分,环形振荡器可以分为为单端环形振荡器和差分环形振荡器两个大类。从抵抗由于衬底耦合噪声和电源电压噪声的干扰这个角度来看,差分延时单元是优于单端延时单元。但全摆幅振荡信号的电路,由于振荡器输出摆幅大,相位噪声小,它能够提供具有更优噪声性能,广一水泵厂需要根据实际要求去进行选择。


环形振荡器输出信号的相位噪声仿真结果,振荡的中心频率为3.0GHz。从相位噪声曲线可以看出,偏离中心频率100KHz处的相位噪声为-60.49dBc/Hz,偏离中心频率1MHz处的相位噪声为-86.85dBc/Hz。


VCO对于来自衬底和对地噪声的抵抗能力大大减弱。数字校准技术通常被用于减少电源噪声但是它们需要额外的功耗和面积并且设计起来也相当复杂,但是可以通过负反馈去偏置延时单元来实现补偿技术。偏置电流和电压幅度控制器可以引入并用来减少电源噪声的影响,它对稳定性问题具有一定的帮助。


环形振荡器被设计为一个电流控制的带有对频率有电压到电流转换的振荡器。环形振荡器的电流源被分为三部分。第一部分是提供恒定偏置电流的,第二部分是提出的带有负电源噪声的补偿电流源,第三部分是对频率的电压到电流转换器。被设计用来线性化环形振荡器的尺。运算放大器的带宽要远大于锁相环的带宽以避免稳定性的问题。第一和第二部分的电流根据计算和仿真值被合理的调节。当增加的时候,流过环振的电流减少,从而使得振荡频率恒定。这些电流源是是从偏置电流倍乘过来的。倍乘的系数可以通过所使用的工艺变化来数字调控。


伪差分环形振荡器在TSMC180nm的工艺下进行了比较。两个环形振荡器,一个没有补偿,而另一个提出的带有负反馈的补偿电路的环形振荡器,它们同时都工作在1.2GHz。带有补偿的环形振荡器其频率变化远小于没有带频率补偿的。在1.8V电压附近,带有补偿的环形振荡器具有0.0095mUI/mV的变化率。同样,两者的相位噪声在仿真器下仿真过,结果表明带有补偿的环形振荡器在低频的时候具有较差的相位噪声表现,但是在1MHz的频偏下,两个振荡器的相位噪声都在同一个水平。由偏置电路引入的噪声影响了相位噪声的表现,但是在较低的频率偏移下,相位噪声可以被视作由于电荷泵和鉴频鉴相器引起的锁相环带内噪声。两个环形振荡器在1MHz处的相位噪声均为-96.5dBc/Hz。带补偿的环形振荡器其总的功耗(包括偏置电路)在1.8V的供电电压下是1.7mW。


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点击次数:  更新时间:2017-12-28 09:29:28  【打印此页】  【关闭