1008 半导体学报 第29卷 表1本设计与其他文献设计VCO的性能比较 Table 1 Performance comparison of VCO of our design with some literatures 参考 频率范围 频率范围 最大调诺增益 调诺增 相位噪声 功耗 文献 工艺 /GHz /% /(MHz/V) 益变化/% /(dBc/Hz) /mW Ref.[4] 3.23-4.57 34 42 21 -121@1MHz 11.2 0.25um BiCMOS Ref.[5] 1.67-1.93 15.8 42.2 29.8 -128.5@1MHz 12 0.13um CMOS Ref.[6] 3.21-4.02 22.4 33 28 -127@400kHz 18 0.13um CMOS 本文 1.17-2.03 53.8 93 25.8 -126@1MHz 9 0.18um CMOS Phate/RaF-: 14 致谢作者衷心感谢中芯国际集成电路制造（上海）有 0: 限公司的杨立吾、多新中和李庭煌在芯片流片和测试方 面给予的无私帮助。 9000 参考文献 9第0 -00 [1 Razavi B.RF microclectronics.Beijing:Tsinghua University 10 Press.2003 -200 [2]Lee H I.Cho J K.Lee K S,et al.A -A fractional-N frequency synthesizer using a wide-band integrated VCO and a fast AFC technique for GSM/GPRS/WCDMA applications.IEEE J Solid- 50 State Circuits,2004.39(7):1164 [3 Berny A D.Niknejad A M,Meyer R G.A 1.8-GHz LC VCO with 10 10 10 109 1.3-GHz tuning range and digital amplitude calibration.IEEE J 图101.62GHz处的相位噪声曲线 Solid-State Circuits.2005.40(4):909 Fig.10 [4] Nakamura T,Masuda T,Shiramizu N.et al.A wide-tuning-range Measured VCO phase noise of output frequency at VCO with small VCO-gain fluctuation for multi-band W-CDMA 1.62GHz RFIC.Proc European Solid-State Circuits Conf.2006:448 [5] Vaananen P,Mikkola N.Helio P.VCO design with on-chip cali- 6总结 bration system.IEEE Trans Circuits Syst I,2006.53:2157 [6] Samadian S.A low phase noise quad-band CMOS VCO with mini- mized gain variation for GSM/GPRS/EDGE.International Sym- 设计了一个应用于射频电视调谐器的宽带压控振 posium on Circuits and Systems,2007:3287 荡器，振荡器采用了开关可变电容阵列，在不增加额外 [7 Hauspie D.Park E C.Craninckx J.Wideband VCO with simulta- 功耗的情况下有效减小了调谐增益变化.本设计采用 ncous switching of frequency band,active core,and varactor size. IEEE J Solid-State Circuits.2007.42:452 0.18μn CMOS工艺实现，测试显示其频率覆盖范围达 [8]Herzel F.Erzgraber H.Ilkov N.A new approach to fully integrat. 到1.17~2.03GHz(53.8%).调谐增益测试结果从 ed CMOS LC-oscillators with a very large tuning range.IEEE 69MHz/V变化至93MHz/V,相对最大调谐增益的变 Custom Integrated Circuits Conference.2000:573 [9]Tiebout M.Low-power low-phase-noisc differentially tuned quad- 化值为25.8%，远小于仅采用开关电容阵列的传统压 rature VCO design in standard CMOS.IEEE J Solid-State Cir- 控振荡器设计(62.7%).压控振荡器在载波频率偏 cuits,2001,36:1018 1MHz处的最差相位噪声为-126dBc/Hz,功耗为 [10]Hegazi E.Sjoland H.Abidi AA.A filtering technique to lower LC 9mW,芯片面积为0.54mm2. oscillator phase noise.IEEE J Solid-State Circuits,2001,36:1921半 导 体 学 报 第２９卷 表１ 本设计与其他文献设计 犞犆犗 的性能比较 犜犪犫犾犲１ 犘犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲犮狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅犳犞犆犗狅犳狅狌狉犱犲狊犻犵狀狑犻狋犺狊狅犿犲犾犻狋犲狉犪狋狌狉犲狊 参考 文献 频率范围 ／犌犎狕 频率范围 ／％ 最大调谐增益 ／（犕犎狕／犞） 调谐增 益变化／％ 相位噪声 ／（犱犅犮／犎狕） 功耗 ／犿犠 工艺 犚犲犳．［４］ ３．２３～４．５７ ３４ ４２ ２１ －１２１＠１犕犎狕 １１．２ ０．２５μ犿犅犻犆犕犗犛 犚犲犳．［５］ １．６７～１．９３ １５．８ ４２．２ ２９．８ －１２８．５＠１犕犎狕 １２ ０．１３μ犿犆犕犗犛 犚犲犳．［６］ ３．２１～４．０２ ２２．４ ３３ ２８ －１２７＠４００犽犎狕 １８ ０１３μ犿犆犕犗犛 本文 １．１７～２．０３ ５３．８ ９３ ２５８ －１２６＠１犕犎狕 ９ ０．１８μ犿犆犕犗犛 图１０ １６２犌犎狕处的相位噪声曲线 犉犻犵．１０ 犕犲犪狊狌狉犲犱 犞犆犗 狆犺犪狊犲狀狅犻狊犲狅犳狅狌狋狆狌狋犳狉犲狇狌犲狀犮狔犪狋 １６２犌犎狕 ６ 总结 设计了一个应用于射频电视调谐器的宽带压控振 荡器，振荡器采用了开关可变电容阵列，在不增加额外 功耗的情况下有效减小了调谐增益变化．本设计采用 ０１８μ犿 犆犕犗犛工艺实现，测试显示其频率覆盖范围达 到１１７～２０３犌犎狕 （５３８％）．调 谐 增 益 测 试 结 果 从 ６９犕犎狕／犞 变化至９３犕犎狕／犞，相对最大调谐增益的变 化值为２５８％，远小于仅采用开关电容阵列的传统压 控 振 荡 器 设 计 （６２７％）．压 控 振 荡 器 在 载 波 频 率 偏 １犕犎狕处 的 最 差 相 位 噪 声 为 －１２６犱犅犮／犎狕，功 耗 为 ９犿犠，芯片面积为０５４犿犿２． 致谢 作者衷心感谢中芯国际集成电路制造（上海）有 限公司的杨立吾、多新中和李庭煌在芯片流片和测试方 面给予的无私帮助． 参考文献 ［１］ 犚犪狕犪狏犻犅．犚犉 犿犻犮狉狅犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮狊．犅犲犻犼犻狀犵：犜狊犻狀犵犺狌犪 犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔 犘狉犲狊狊，２００３ ［２］ 犔犲犲犎犐，犆犺狅犑犓，犔犲犲犓犛，犲狋犪犾．犃 ∑Δ犳狉犪犮狋犻狅狀犪犾犖犳狉犲狇狌犲狀犮狔 狊狔狀狋犺犲狊犻狕犲狉狌狊犻狀犵犪 狑犻犱犲犫犪狀犱犻狀狋犲犵狉犪狋犲犱 犞犆犗 犪狀犱犪犳犪狊狋犃犉犆 狋犲犮犺狀犻狇狌犲犳狅狉犌犛犕／犌犘犚犛／犠犆犇犕犃犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狊．犐犈犈犈犑犛狅犾犻犱 犛狋犪狋犲犆犻狉犮狌犻狋狊，２００４，３９（７）：１１６４ ［３］ 犅犲狉狀狔犃犇，犖犻犽狀犲犼犪犱犃 犕，犕犲狔犲狉犚犌．犃１８犌犎狕犔犆犞犆犗狑犻狋犺 １３犌犎狕狋狌狀犻狀犵狉犪狀犵犲犪狀犱犱犻犵犻狋犪犾犪犿狆犾犻狋狌犱犲犮犪犾犻犫狉犪狋犻狅狀．犐犈犈犈犑 犛狅犾犻犱犛狋犪狋犲犆犻狉犮狌犻狋狊，２００５，４０（４）：９０９ ［４］ 犖犪犽犪犿狌狉犪犜，犕犪狊狌犱犪犜，犛犺犻狉犪犿犻狕狌犖，犲狋犪犾．犃 狑犻犱犲狋狌狀犻狀犵狉犪狀犵犲 犞犆犗狑犻狋犺狊犿犪犾犾犞犆犗犵犪犻狀犳犾狌犮狋狌犪狋犻狅狀犳狅狉犿狌犾狋犻犫犪狀犱 犠犆犇犕犃 犚犉犐犆．犘狉狅犮犈狌狉狅狆犲犪狀犛狅犾犻犱犛狋犪狋犲犆犻狉犮狌犻狋狊犆狅狀犳，２００６：４４８ ［５］ 犞犪犪狀犪狀犲狀犘，犕犻犽犽狅犾犪犖，犎犲犾犻狅犘．犞犆犗犱犲狊犻犵狀狑犻狋犺狅狀犮犺犻狆犮犪犾犻 犫狉犪狋犻狅狀狊狔狊狋犲犿．犐犈犈犈犜狉犪狀狊犆犻狉犮狌犻狋狊犛狔狊狋犐，２００６，５３：２１５７ ［６］ 犛犪犿犪犱犻犪狀犛．犃犾狅狑狆犺犪狊犲狀狅犻狊犲狇狌犪犱犫犪狀犱犆犕犗犛犞犆犗狑犻狋犺犿犻狀犻 犿犻狕犲犱犵犪犻狀狏犪狉犻犪狋犻狅狀犳狅狉犌犛犕／犌犘犚犛／犈犇犌犈．犐狀狋犲狉狀犪狋犻狅狀犪犾犛狔犿 狆狅狊犻狌犿狅狀犆犻狉犮狌犻狋狊犪狀犱犛狔狊狋犲犿狊，２００７：３２８７ ［７］ 犎犪狌狊狆犻犲犇，犘犪狉犽犈犆，犆狉犪狀犻狀犮犽狓犑．犠犻犱犲犫犪狀犱犞犆犗 狑犻狋犺狊犻犿狌犾狋犪 狀犲狅狌狊狊狑犻狋犮犺犻狀犵狅犳犳狉犲狇狌犲狀犮狔犫犪狀犱，犪犮狋犻狏犲犮狅狉犲，犪狀犱狏犪狉犪犮狋狅狉狊犻狕犲． 犐犈犈犈犑犛狅犾犻犱犛狋犪狋犲犆犻狉犮狌犻狋狊，２００７，４２：４５２ ［８］ 犎犲狉狕犲犾犉，犈狉狕犵狉犪犫犲狉犎，犐犾犽狅狏犖．犃狀犲狑犪狆狆狉狅犪犮犺狋狅犳狌犾犾狔犻狀狋犲犵狉犪狋 犲犱 犆犕犗犛 犔犆狅狊犮犻犾犾犪狋狅狉狊狑犻狋犺犪狏犲狉狔犾犪狉犵犲狋狌狀犻狀犵狉犪狀犵犲．犐犈犈犈 犆狌狊狋狅犿犐狀狋犲犵狉犪狋犲犱犆犻狉犮狌犻狋狊犆狅狀犳犲狉犲狀犮犲，２０００：５７３ ［９］ 犜犻犲犫狅狌狋犕．犔狅狑狆狅狑犲狉犾狅狑狆犺犪狊犲狀狅犻狊犲犱犻犳犳犲狉犲狀狋犻犪犾犾狔狋狌狀犲犱狇狌犪犱 狉犪狋狌狉犲犞犆犗 犱犲狊犻犵狀犻狀狊狋犪狀犱犪狉犱 犆犕犗犛．犐犈犈犈犑犛狅犾犻犱犛狋犪狋犲犆犻狉 犮狌犻狋狊，２００１，３６：１０１８ ［１０］ 犎犲犵犪狕犻犈，犛犼狅犾犪狀犱犎，犃犫犻犱犻犃犃．犃犳犻犾狋犲狉犻狀犵狋犲犮犺狀犻狇狌犲狋狅犾狅狑犲狉犔犆 狅狊犮犻犾犾犪狋狅狉狆犺犪狊犲狀狅犻狊犲．犐犈犈犈犑犛狅犾犻犱犛狋犪狋犲犆犻狉犮狌犻狋狊，２００１，３６：１９２１ １００８