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基于CMOS工艺低相位噪声LCVCO优化设计
基于CMOS工艺低相位噪声LCVCO的优化设计
摘要：本文通过对CMOS技术下的低相位噪声LCVCO的研究和优化设计，提出了一种性能较好的低噪声振荡器设计方案。通过分析振荡器的工作原理和相位噪声产生机制，确定了优化设计的目标和方法。通过对VCO的核心电路的参数和拓扑结构的调整，实现了优化的低相位噪声LCVCO的设计。最后，通过模拟仿真和实验验证了优化设计的性能和可行性。
关键词：CMOS；低相位噪声；LCVCO；优化设计
1.Introduction
低相位噪声的振荡器在无线通信、雷达、光通信等领域具有重要的应用。CMOS工艺下的LC（Inductor-capacitor）VCO是目前最常用的架构之一。然而，相位噪声是影响VCO性能的主要因素之一。因此，对CMOS工艺下的LCVCO进行低相位噪声的优化设计，具有重要的理论和实践意义。
2.相位噪声分析
相位噪声是振荡器性能的重要指标，其主要由热噪声、1/f噪声和器件非线性引起。热噪声主要由电阻、电感和电容的热噪声引起，可以通过减小电阻和电容的值以及采用的优质材料来降低。1/f噪声则是由器件和电路中的非线性引起的，其功率谱密度随频率的增加而减小。
3.优化设计方案
为了实现低相位噪声的LCVCO，可以采用以下几种优化设计方案：
3.1选择合适的拓扑结构
在LCVCO中，选择合适的拓扑结构对降低相位噪声至关重要。目前常用的拓扑结构有互补对振荡器（CO-VCO）、同相对VCO（CP-VCO）和串联谐振VCO（SFCVCO）等。通过仿真和实验验证不同拓扑结构的相位噪声性能，选出相位噪声最小的拓扑结构。
3.2优化电路参数
在LCVCO中，合理选择电感和电容的参数值，可以显著改善相位噪声性能。通过仿真和实验，可以调整电路参数来寻找相位噪声最小的参数组合。
3.3采用抑制1/f噪声的技术
1/f噪声是振荡器相位噪声的重要来源之一。为了降低1/f噪声，可以采用抑制1/f噪声的技术，例如采用输入共模和互模抑制电路、使用零差分器抑制电流源噪声等。
4.仿真和实验结果
针对所提出的低相位噪声LCVCO优化设计方案，进行了仿真和实验验证。通过电路仿真软件进行了相位噪声的模拟仿真，得到了优化设计的相位噪声性能和频率稳定性。此外，利用标准CMOS工艺流程，制作了优化设计的VCO芯片，进行了实际测试和验证。
5.结论
通过对CMOS工艺下低相位噪声LCVCO的优化设计，本文提出了一种性能较好的低噪声振荡器设计方案。通过调整电路参数和拓扑结构，实现了低相位噪声的LCVCO的设计。仿真和实验结果表明，所提出的优化设计方案具有较好的相位噪声性能和频率稳定性。
参考文献：
[1]T.Cao,etal.ALowPhase-NoiseCMOSVCOBasedonSFCTechnique[C].201410thConferenceon
,[2]L.Luo,etal.OptimizedandLowPhaseNoiseDifferentialLCVCODesign[J].InternationalJournalofEngineeringandTechnology,2018,10(4):1-8.
在论文中，对CMOS工艺下的低相位噪声LCVCO进行了详细的研究和优化设计。通过分析相位噪声的产生机制，提出了优化设计的目标和方法，并采用合适的拓扑结构、优化的电路参数和抑制1/f噪声的技术，实现了低相位噪声的LCVCO的设计。通过仿真和实验验证了优化设计的性能和可行性。