关键字 |
| 锁相环(PLL),压控振荡器(VCO),运算跨导放大器(OTA),低功率,抖动 |
介绍 |
| CMOS压控振荡器(VCO)是一个关键构件在锁相环中决定的权力被锁相环和锁相环的地方。VCO许多射频收发器构成的一个关键组成部分,通常与信号处理相关的任务,如频率选择和信号的一代。射频收发器的今天需要可编程的载波频率和依赖于锁相环(PLL)来完成相同的。这些锁相环嵌入一个不太准确的射频振荡器的反馈回路,控制信号的频率可以控制。接收器的无线通信系统包含低噪声放大器、功率放大器、混频器、数字signalprocessing芯片,过滤器,和锁相环。[4] |
| 电压控制振荡器发挥重要作用在通信系统中,提供所需的周期信号在数字电路和频率转换时间射频电路。他们的输出频率是一个控制输入的函数通常是一个电压。理想的压控振荡器电路的输出电压控制电压的频率是一个线性函数。[4]大多数应用要求振荡器可调,即他们的输出频率是一个控制输入的函数,通常一个电压。 |
| 近年来信用证坦克振荡器与低功耗显示良好的相位噪声性能。然而,也有一些缺点。首先,lc振荡器的调谐范围(约10 - 20%)相比相对较低环振荡器(> 50%)。的输出频率可能脱落所需的范围的变化过程。第二,振荡器的相位噪声性能高度依赖片装的螺旋电感的品质因数。[4]对于大多数数字CMOS工艺,很难获得一个电感的品质因数大于3。因此,可能需要一些额外的处理步骤。最后,片上螺旋电感占用芯片面积,通常约200 * 200 - 300 * 300 m ^ 2,这对成本和收益的考虑是不可取的。[4] |
| 然而,环形振荡器没有所需的片上电感的并发症LC振荡器。因此,芯片面积减少。除了宽调谐范围;环形振荡器的偶数延迟细胞可以产生正交相位输出。环形振荡器的相位噪声性能是穷得多的举办,在高振动频率,环形振荡器的功耗可能不是低电池供电的设备的一个关键要求和环形振荡器的振荡频率不容易控制。[4]来克服这些问题,我们单端轨到轨运算跨导放大器(OTA) VCO和伸缩基于OTA的VCO。最后他们的表演比较基于他们的研究结果。 |
电路描述 |
| 答:基于OTA的VCO |
| 基于OTA的VCO的操作类似于环振荡器。图1所示。显示了一个基于OTA的VCO的基本概念。传统的环形振荡器的设计从一个损害(n)数字逆变器的数量。Fig.1a显示了这个传统拓扑(n) = 3。该电路只需要一个OTA结束,一个简单的CMOS反相器提供振荡。添加了两个简单的CMOS逆变器来生成一个数字输出缓冲。[1] |
| 我们提出的时钟发生器(或数字振荡器)图2所示。这枚戒指振荡器基本上是由数字逆变器inv_1和X和Z之间的轨到轨OTA节点。OTA模拟一个单位增益电压跟随器和取代inv_A inv_B Fig.1a。[1]在这里,单位增益电压跟随器是由当前OTA输出节点之间的反馈和在线旅行社输入-节点。 |
| b .伸缩基于OTA的VCO |
| 基于伸缩OTA的电流控制振荡器提供所需的特点适合集成锁相环系统。 |
| 1)OTA阶段:单端伸缩OTA的线路图是图3所示。NMOS晶体管M0、M1形式输入微分。M2和M3的共源共栅器件的输入。[3]他们是有偏见的饱和电流范围。PMOS晶体管M4 M7形式单一结束了级联电流镜负载。设备大小来处理当前的摇摆和减少超速档电压,输出摆动OTA的足以引发振荡。[3]在线旅行社设计了从古典差动输入级的两个金属氧化物半导体晶体管(饱和模式操作)展品跨导通用proportiona钱数。 |
| 。之前在此基础上考虑,OTA slew-rates也会成比例的通用我们建议近似振荡的频率正比于根的钱数。提出的振荡频率ICDO OTA直流偏置电流可以控制。 |
| 2)偏置电流镜:高swing共源共栅电流镜的线路图是图4所示。NMOS晶体管MA-MD形式合规高共源共栅电流镜的偏见与控制电流的在线旅行社前阶段[3]。我是一个集vg的二极管连接晶体管MC和MD在饱和Ictrl的不同的值。 |
| 3)逆变器阶段:线路图的输出级有两个逆变器级联图5所示。这些逆变器保持最小的大小,提高了速度和降低了芯片面积。互补金属氧化物半导体晶体管M8, M9 M10, M11公路是相同的。[3] |
| 这个图标在锁相环的系统集成一个V应该先于我转换阶段。一个简单的金属氧化物半导体设备操作时饱和区域产生一个电流与输入电压成正比。这种变化在漏极电流对输入电压的变化被称为跨导。 |
| 。设备与高跨导转换小电压变化大的输出电流,导致高频振荡的设计图标。该VCO的电表示块图6所示。 |
 (1) |
仿真结果 |
| 答:输出波形 |
| 图7显示了图输入电压的VCO vs VCO输出频率。控制电压变化时从0 v 1.8 v,。设计基于OTA的VCO的振荡频率范围从25.70兆赫到830兆赫。获得的VCO (KVCO)是计算图形图8所示,293 MHz /诉也看到控制电压和输出频率线性变化范围680 - 780 MHz。因此最合适的偏置的锁相环控制电压是0.65到1.2 V。 |
| 图8显示了输出波形伸缩基于OTA的VCO的输入控制电压是1 v。压控振荡器的输出频率2890 mhz。 |
| Fig.9显示的图像输入电压的VCO vs VCO输出频率。控制电压变化时从0 v 1.8 v,。振荡频率的伸缩基于OTA的VCO设计范围从2兆赫到3000兆赫。获得的VCO (KVCO)是计算图形图10所示,2890 MHz /诉也看到控制电压和输出频率线性变化范围430 - 1700 MHz。因此最合适的偏置的锁相环控制电压0.4 V至0.75 V。 |
| b的性能比较 |
| 在本节中,我们预测的主要表演VCO的如i / p调谐范围,振荡频率范围、面积和功耗分析方法定性讨论。我们使用设备的最小通道长度和宽度。由此可见,通过VCO的我们可以实现最小面积对锁相环频率调谐范围宽。还伸缩基于OTA的VCO的能耗是降低相比基于OTA的VCO表我所示。 |
结论 |
| 本文比较了两个VCO的锁相环的性能,目前饥饿VCO和源耦合VCO的设计实验和定性评价。我们的测量结果表明,在功耗和可协调的频率范围内,伸缩比基于OTA的VCO基于OTA的VCO优越。 |
确认 |
| 任何成就都需要很多人的努力,这项工作是没有不同的。和我的主要职责是承认的人直接或间接地帮助了我。我利用机会衷心地感谢我们的项目负责受人尊敬的教授NARESH PATEL宝贵的指导和启示的动机在整个工作没有他们的帮助就不会是什么形状。我也感谢全车间的其他相关人员,图书馆,和部门的合作,帮助和指导。我也感谢我的co-colleagues为构建良好的工作,使项目的成功。 |
表乍一看 |
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| 表1 |
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数据乍一看 |
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| 图1 |
图2 |
图3 |
图4 |
图5 |
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| 图6 |
图7 |
图8 |
图9 |
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引用 |
- HervBarthlemy, StphaneMeillre Sylvain Bourdel, ?基于单端轨到轨CMOS OTA变频环形振荡器?IEEEISCAS, 4卷,页:537 - 2004
- S.Moorthi吉奥莉•辛格Shankar Devesh辛格(manmohan Singh) ?低功率低抖动锁相环路高速时钟几代。亚太会议上研究生研究微电子和电子(PRIMEASIA),页面(s): 192 ?196年,ISSN: 2159 - 2144年,2012年12月。
- 美国Aditya_ Moorthi_。?低抖动宽调谐范围锁相环路在180 nm低功耗CMOS技术?亚太会议上研究生研究微电子和电子(PRIMEASIA), IEEE,页面:- 228吗?232年,2013年
- Rashmi K帕蒂尔,Vrushali G Nasre吗?当前饥饿的VCO的性能比较和源耦合锁相环的VCO 0.18µm CMOS工艺?,International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT), Volume 1,Issue 2, February 2012.
- BehzadRazavi,模拟CMOS集成电路设计,国际版,麦格劳希尔出版,2001年。
- 运算放大器??,国立中兴大学杨展览,电气工程系,2004年。
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