433MHz CMOS頻率合成器中VCO的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、頻率合成器(Frequency Synthesizer，F(xiàn)S)或鎖相環(huán)(Phase Locked Loop，PLL)電路是現(xiàn)代通信系統(tǒng)的核心模塊，直接決定了許多無(wú)線、有線收發(fā)系統(tǒng)的性能。壓控振蕩器(Voltage ControledOscillator，VCO)作為PLL的核心組成模塊一直都是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，恒定調(diào)諧增益、寬調(diào)諧范圍和低相位噪聲的VCO電路的設(shè)計(jì)一直是高性能PLL模塊面臨的挑戰(zhàn)。
　　本文結(jié)合433MHz

2、技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，完成了一個(gè)能夠覆蓋三個(gè)波段(300MHz-348MHz、400MHz-464MHz、800MHz-928MHz)由數(shù)字基帶控制字直接調(diào)制的鎖相環(huán)電路中VCO的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先總結(jié)了VCO的研究現(xiàn)狀，介紹了VCO的設(shè)計(jì)理論，包括VCO的工作原理、分類、性能指標(biāo)和相位噪聲理論等。然后詳細(xì)介紹了本VCO的應(yīng)用背景，討論了PLL電路的環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)，明確了VCO的設(shè)計(jì)指標(biāo)以及對(duì)系統(tǒng)性能的影響。設(shè)計(jì)完成了兩個(gè)調(diào)諧范圍分別為1.2GHz-

3、1.392GHz（經(jīng)四分頻得到300MHz-348MHz波段），1.6GHz-1.856GHz（經(jīng)四分頻得到400MHz-464MHz波段、經(jīng)二分頻得到800MHz-928MHz波段）的LC-VCO電路。為了抵抗頻率偏移，工藝角偏差和溫度的影響，每個(gè)VCO均預(yù)留了一定的頻率調(diào)節(jié)裕量，將調(diào)諧范圍擴(kuò)展為1.0GHz-1.6GHz和1.4GHz-2.1GHz，每個(gè)VCO都采用了4-bit的二進(jìn)制控制信號(hào)將整個(gè)頻段劃分為16個(gè)子頻段。為了保證V

4、CO能夠輸出較為恒定的擺幅，采用了可編程開(kāi)關(guān)控制尾電流的大小，實(shí)現(xiàn)了步長(zhǎng)為150μA從2.55mA到3.6mA的尾電流大小的調(diào)節(jié)。為了完成整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用需求，除了完成VCO核心電路的設(shè)計(jì)之外，還完成了必不可少的VCO外圍輔助電路的設(shè)計(jì)，包括偏置電路、選擇電路和分頻電路。
　　在電路設(shè)計(jì)完成后，用Cadence Virtuoso軟件設(shè)計(jì)版圖。本次設(shè)計(jì)在SMIC0.18μm工藝下流片，并對(duì)芯片進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果證明兩個(gè)VCO的調(diào)