第二章电感电容压控振荡器 管和尾电流源。 目前，相位噪声的分析方法和理论主要可以分为三大类：线性时不变(L1, Linear Time Invariant)分析[4,5]，非线性时不变(NTl,Nonlinear Time Invariant) 分析[6]和线性相位时变(LPTV,Linear Phase Time Varying)分析[7,8]。其中由 Hajimiri提出的线性相位时变噪声模型可以分析单个噪声源对相位噪声的贡献， 精确计算相位噪声，系统的阐述了产生相位噪声的各个区域的噪声来源，因此得 到了广泛采用。 三种相位噪声的模型分析显示，在1区域的相位噪声可以表示为： LA) KT W (2.11) 2Pig Q2Aw2 其中Q为谐振回路总的品质因数，振荡信号能量Pg∝V*。可以得出，增 大振荡信号幅度和提高谐振回路的品质因数可以优化相位噪声性能。由于片上可 变电容的品质因数要远远大于片上电感，总谐振回路的品质因数完全取决于电 感。因此，设计一个品质因数高、感值合理的电感往往是振荡器设计和优化的第 一步。 2.2.4调谐增益 调谐增益是压控振荡器的一个重要参数，其定义为： Kvco= Afout Vett (2.12) 其中fout为压控振荡器的输出频率，Vctm为振荡器的调谐电压。 调谐增益直接反映了该压控振荡器输出频率对压控电压的敏感程度，在锁相 环的传递函数中起着重要作用。图2.5是一个典型的三阶频率综合器的$域模型 [9,1O],其中lcp为电荷泵(CP)的电流，Z(s)为环路滤波器(Loop Filter)的传递函 数，Kvco为压控振荡器(VCO)的增益，N为分频器(Divider)的分频比，可以得到 频率综合器的开环传递函数为： Ho)= Kyco (2.13) 2m×N 环路滤波器为二阶无源电阻电容网络（图2.6），其传递函数可以写为： Zr)=1 s+w (2.14) C2 S(s+Wp2) 其中： 10第二章 电感电容压控振荡器 10 管和尾电流源。 目前，相位噪声的分析方法和理论主要可以分为三大类：线性时不变(LTI, Linear Time Invariant)分析[4, 5]，非线性时不变(NTI, Nonlinear Time Invariant) 分析[6]和线性相位时变(LPTV, Linear Phase Time Varying)分析[7, 8]。其中由 Hajimiri 提出的线性相位时变噪声模型可以分析单个噪声源对相位噪声的贡献， 精确计算相位噪声，系统的阐述了产生相位噪声的各个区域的噪声来源，因此得 到了广泛采用。 三种相位噪声的模型分析显示，在 1/f2区域的相位噪声可以表示为： ∝ 2 0 2 2 sig KT ω L{Δω} 2P Q Δω (2.11) 其中 Q 为谐振回路总的品质因数，振荡信号能量 ∝ 2 P V sig peak 。可以得出，增 大振荡信号幅度和提高谐振回路的品质因数可以优化相位噪声性能。由于片上可 变电容的品质因数要远远大于片上电感，总谐振回路的品质因数完全取决于电 感。因此，设计一个品质因数高、感值合理的电感往往是振荡器设计和优化的第 一步。 2.2.4 调谐增益 调谐增益是压控振荡器的一个重要参数，其定义为： out VCO ctrl Δf K = ΔV (2.12) 其中 fout为压控振荡器的输出频率，Vctrl 为振荡器的调谐电压。 调谐增益直接反映了该压控振荡器输出频率对压控电压的敏感程度，在锁相 环的传递函数中起着重要作用。图 2.5 是一个典型的三阶频率综合器的 s 域模型 [9, 10]，其中 Icp为电荷泵(CP)的电流，ZF(s)为环路滤波器(Loop Filter)的传递函 数，KVCO 为压控振荡器(VCO)的增益，N 为分频器(Divider)的分频比，可以得到 频率综合器的开环传递函数为： × × cp VCO o(s) F(s) I K H= Z 2π×N s (2.13) 环路滤波器为二阶无源电阻电容网络(图 2.6)，其传递函数可以写为： z F(s) 2 p2 1 s+ω Z = C s(s+ω ) (2.14) 其中：