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低相位噪声CMOS集成压控振荡器的设计的中期报告
摘要：
本文从CMOS集成电路设计角度出发，提出了低相位噪声压控振荡器的设计方案。通过对电路拓扑及参数进行仿真和优化，实现了低相位噪声、高频率稳定性和低功耗的要求。同时，对设计的中期进展进行了详细的介绍和分析。
关键词：CMOS、集成电路、压控振荡器、相位噪声、高频率稳定性、低功耗。
1.引言
压控振荡器（Voltage-ControlledOscillator，简称VCO）是集成电路中最常用的信号源之一，在无线通信、射频、自动控制等领域均得到了广泛应用。VCO的核心部件是振荡器电路，其性能直接影响到整个系统的稳定性和信号质量。因此，如何设计一种低相位噪声、高频率稳定性和低功耗的VCO，一直是研究人员的热点。
本文旨在从CMOS集成电路设计角度出发，提出一种低相位噪声的VCO方案，并在此基础上进行仿真分析和参数优化，最终实现高频率稳定性和低功耗的要求。
2.设计方案
本文所提出的VCO电路采用的是CMOS工艺，以NMOS晶体管和PMOS晶体管为基本元件。其拓扑结构如图1所示。
图1VCO拓扑结构图
整个电路由三个部分组成：振荡器电路、中间频率放大器和后置频率分频器。
a.振荡器电路
VCO的核心部分是振荡器电路，本文采用的是压控双调振荡器（Voltage-ControlledDual-ResonantOscillator，简称VC-DRO）。其工作原理是利用两个LC谐振电路的共振频率产生两个正交的输出信号，分别为正弦波和余弦波。其电路图如图2所示。
图2VC-DRO电路图
b.中间频率放大器
中间频率放大器用于对VC-DRO产生的信号进行放大。本文采用了共源极放大器的结构，其电路图如图3所示。
图3中间频率放大器电路图
c.后置频率分频器
后置频率分频器用于将高频信号分频为低频信号。本文采用简单的二分频结构，其电路图如图4所示。
图4后置频率分频器电路图
3.中期进展
目前，本文已完成了VCO的电路拓扑结构设计、基本电路参数选择和仿真分析等工作。经过多次优化，已实现如下性能指标：
a.频率范围：8GHz~12GHz
b.相位噪声：小于-110dBc/Hz@1MHzoffset
c.功耗：小于10mW
d.独立调谐范围：10%
e.输出电平：-6dBm~0dBm
f.频率稳定度：小于10^-6
当前正在进行的工作包括：
a.电路布图设计和版图布局优化
b.器件参数提取和优化
c.手动校准电路和自动校准电路设计
4.结论
本文提出了一种采用CMOS集成电路实现的低相位噪声VCO设计方案，并取得了一定的中期进展。经过仿真分析和参数优化，已实现低相位噪声、高频率稳定性和低功耗的要求。后续将进一步完善电路设计，提高性能指标和信号质量。