检索结果-内蒙古大学图书馆

微电子学 2016年第5期46卷 637-642页

作者：高罗丝张长春李志贞宋韦方玉明袁丰南京邮电大学电子科学与工程学院南京210003 南京邮电大学江苏省射频集成与微组装工程实验室南京210003

采用0.18μm CMOS工艺,设计了一种基于微带传输线的旋转行波压控振荡器（RTWO）。采用λ/4差分传输线代替传统交叉耦合反相器对的PMOS负载管;通过电磁场建模并优化,获得了高Q值的谐振腔模型,提高了RTWO电路的振荡频率;解决了RTWO电路旋... 详细信息

采用0.18μm CMOS工艺,设计了一种基于微带传输线的旋转行波压控振荡器（RTWO）。采用λ/4差分传输线代替传统交叉耦合反相器对的PMOS负载管;通过电磁场建模并优化,获得了高Q值的谐振腔模型,提高了RTWO电路的振荡频率;解决了RTWO电路旋转波形不确定的问题,电路能逆时针起振旋转。该旋转行波压控振荡器的电路版图尺寸为980μm×1 150μm。在1.2V电源电压下,电路输出波形相邻相位差为45°,功耗为24mW。振荡频率调谐范围为14.06～14.73GHz,压控电路振荡于14.5GHz时,其相位噪声为-95dBc/Hz@1 MHz。

关键词：旋转行波压控振荡器驻波振荡器谐振腔模型相位噪声

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CMOS驻波/旋转行波压控振荡器的研究与设计

CMOS驻波/旋转行波压控振荡器的研究与设计

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作者：高罗丝南京邮电大学

学位级别：硕士

现代VLSI系统中,时钟信号质量的好坏对系统性能有重大的影响,因而时钟信号的设计日益受到重视。随着电路频率和集成度的不断提高,时钟分布网络的设计面临着巨大的挑战,高性能的时钟分布网络要求电路具有较小的功耗以及较低的时钟不确定... 详细信息

现代VLSI系统中,时钟信号质量的好坏对系统性能有重大的影响,因而时钟信号的设计日益受到重视。随着电路频率和集成度的不断提高,时钟分布网络的设计面临着巨大的挑战,高性能的时钟分布网络要求电路具有较小的功耗以及较低的时钟不确定性,即降低时钟信号的偏斜和抖动。使用驻波振荡器和旋转行波振荡器技术可以有效解决时钟的不确定性。本文首先设计了基于标准CMOS工艺环路短接的λ/2驻波振荡器电路,通过理论分析与软件仿真相结合,详细分析了该驻波振荡器电路各模块的工作原理,并设计优化负阻的交叉耦合对结构,给出该驻波振荡器结构在时域和频域的性能仿真及分析。在此基础上,设计基于微带传输线的旋转行波压控振荡器,可以产生多相低功耗高频振荡信号。电路包括差分传输线环模型,驻波振荡单元SWO,基于并联峰化技术的高频输出缓冲三部分。在SWO单元中,采用λ/4的差分传输线代替传统的交叉耦合对中的PMOS负载,并通过电磁场仿真软件对其进行建模,设计得到最优Q值,不但可以提高电路的振荡频率,降低功耗,同时可以优化芯片的版图面积。而对于差分传输线环,经建模仿真和优化,得出传输线谐振腔模型的线宽和间隔对品质因素Q值的曲线。采用前馈技术连接SWO单元和传输线环路,并在连接处引入一段短接线,使NMOS栅端连接超前漏端,实现电流复用,进而降低功耗,同时解决电路旋转波形不确定的问题,本文设计的电路逆时针方向起振。另外针对λ/4的差分传输线进一步改进物理模型,相对前者在调谐范围和相位噪声上具有更优特性。最后基于标准0.18-μm CMOS工艺完成芯片版图设计,尺寸为980μm×1150μm,在1.2V电源电压下,整体电路八路相位输出,相邻相位差为45°,功耗约为24mW。后仿真结果表明:旋转行波压控振荡器的调谐范围为14.06～14.73GHz,在14.5GHz处的相位噪声为-95.04dBc/Hz@1MHz;改进λ/4差分传输线后的旋转行波压控振荡器的调谐范围为14.06～14.95GHz,在14.5GHz处的相位噪声为-96.84dBc/Hz@1MHz。

关键词：旋转行波压控振荡器驻波振荡器前馈技术谐振腔模型相位噪声

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用于5G通信射频收发器的CMOS锁相环的研究与设计

用于5G通信射频收发器的CMOS锁相环的研究与设计

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作者：尤苏明南京邮电大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的快速发展以及人们对短距离高速通信的需求不断提高,第五代(5G)无线通信系统应运而生。因为5G无线通信的中低频段已经非常拥挤,而更高的传输速率需要更宽频带的支持,所以毫米波凭借其丰富的频谱成为了5G无线通信的良... 详细信息

随着无线通信技术的快速发展以及人们对短距离高速通信的需求不断提高,第五代(5G)无线通信系统应运而生。因为5G无线通信的中低频段已经非常拥挤,而更高的传输速率需要更宽频带的支持,所以毫米波凭借其丰富的频谱成为了5G无线通信的良好选择。由于CMOS工艺在成本、集成度、和功耗等方面上存在巨大优势,因此采用CMOS工艺的毫米波通信系统会是将来无线通信电路发展的必然结果。应用于高速系统的锁相环也成为了近年来的研究热点。本文根据我国工信部拟释放的用于5G频段的24.75～27.5GHz频段为目标频段,设计并实现了一款整数分频锁相环。本文设计了一种基于传输线模型的旋转行波压控振荡器,该结构能够产生多相高频振荡信号。此振荡器由差分传输线环模型及驻波振荡单元组成。驻波振荡单元中使用λ/4的差分传输线替代传统的PMOS对管作为负载,以得到更高的振荡频率并和更低的功耗。旋转行波压控振荡器采用了前馈技术连接驻波振荡单元和传输线环路,同时在连接处引入了一段短接线,使得栅端信号相位超前于漏端相位,从而降低了功耗并避免了电路起振方向不确定的问题,保证旋转行波压控振荡器以逆时针方向起振。为获得更好的相位噪声性能及更大的调谐范围,在驻波振荡单元中增加了一对开关电容,使旋转行波压控振荡器满足了相位噪声及调谐范围的指标要求。分频器链设计了一款可编程整数分频器,其由静态电流模逻辑分频器、双模分频器及脉冲吞咽计数器构成。双模分频器采用了触发器中内嵌逻辑门的结构,从而获得更高的工作速度。脉冲吞咽计数器采用异步级联减法计数方式,以降低电路的复杂度与功耗。其中脉冲计数器的计数范围为30～35,吞咽计数器的的计数范围为0～7,可编程分频器的分频比为480～560,使得锁相环输出信号分辨率为100MHz。鉴频鉴相器从稳定性角度出发采用了经典的三态鉴频鉴相器结构,并加入了延时回路用于消除“死区”。电荷泵采用了源级开关结构以避免电荷共享现象并且引入一个轨到轨运放以实现充放电电流的精确匹配。本设计采用TSMC 65nm CMOS工艺,版图面积为675μm×605μm。后仿真结果表明,所设计锁相环的调谐范围为24.1～27.6GHz,调频百分比为14.7%,可以覆盖24.75～27.5GHz频率范围。当输出信号频率为25.6GHz时,芯片总功耗为58.3m W,可以实现-95.2d Bc/Hz@1MHz的相位噪声。

关键词：锁相环旋转行波压控振荡器可编程分频器电荷泵多相时钟生成

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