应用于Zigbee收发机的数字控制振荡器的设计
深亚微米CMOS工艺下，数字控制振荡器(DCO)与传统压控振荡器(VCO)相比，具有低相位噪声、低功耗、易集成等优点。DCO是全数字锁相环(ADPLL)和收发机的重要模块，其功耗和相位噪声性能对系统有重要影响。 论文的主要工作是设计一款应用于Zigbee收发机的低功耗低相位噪声高分辨率的DCO。论文介绍了振荡器的基本工作原理、性能指标，总结了DCO的发展及研究现状，详细分析了相位噪声理论及优化方法，比较了Class B、C、F振荡器的性能。论文采用尾电流源可编程的互补交叉耦合型电感电容式振荡器结构，通过优化开关电容阵列、交叉耦合管以及尾电流源，合理偏置振荡器的工作点等实现了DCO的低功耗低相位噪声设计。论文讨论了DCO离散特性对相位噪声的影响，分析了各种提高DCO频率分辨率的方法，改进了一种精调开关变容管结构，其利用MOS变容管反型区和积累区的电容差值得到更精细的调谐电容，且通过避免工作在耗尽区减小了变容管非线性的影响，同时运用数字delta sigma调制技术进一步提高了DCO的频率分辨率。论文采用了三级电容阵列构成谐振网络，包括粗调级开关电容阵列、中等精度调谐开关变容管阵列和精调级开关变容管阵列，并设计了DCO输出缓冲电路以供后级连接和测试。 基于TSMC0.13μm CMOS工艺，完成了电路及版图的设计，并进行了仿真验证。后仿真结果表明DCO的调谐范围为2.276GHz～2.663GHz，频率分辨率为127Hz@2.46GHz，全频段内相位噪声低于-119.1dBc/Hz@1MHz，1.2V的电源电压下消耗的电流小于2.1mA，满足了设计要求。
数字控制振荡器;相位噪声;Zigbee收发机;开关变容管;电路版图
东南大学
硕士
微电子学与固体电子学
吴建辉
2014
中文
TN753.91
74
2015-05-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）