1、 CMOS射頻集成電路設(shè)計2006年12月8日唐長文助理研究員zwtang 復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室版權(quán)©2005-2006, 版權(quán)所有,不得侵犯頻率綜合器環(huán)路參數(shù)和相位噪聲分析z頻率綜合器環(huán)路參數(shù)設(shè)計z頻率綜合器相位噪聲分析復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室唐長文環(huán)路參數(shù)設(shè)計方法z鎖相環(huán)的環(huán)路模型離散的系統(tǒng)模型:z域模型狀態(tài)空間分析法沖擊響應(yīng)不變變換法連續(xù)時間模型:s域模型環(huán)路帶寬小于參考時鐘頻率的1/10三階或者四階閉環(huán)系統(tǒng)簡化為二階閉環(huán)系統(tǒng)基于相位裕度的開環(huán)三階環(huán)路分析法基于穩(wěn)定性優(yōu)化的環(huán)路參數(shù)設(shè)計方法基于閉環(huán)三階環(huán)路的根軌跡的分析法復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與

2、系統(tǒng)國家重點實驗室唐長文 專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室G a i n (d B z h a s e (d g zz專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室, b /10c ref z, n復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室唐長文參數(shù)變化對環(huán)路穩(wěn)定性的影響z參數(shù)變化的來源頻率的改變:分頻比N工藝/電壓/溫度的變化(PVT 環(huán)路濾波器:R, C 1, C 2 電荷泵電流:I CP 壓控增益:K V 非線性z參數(shù)變化會導(dǎo)致環(huán)路的不穩(wěn)定需要定量的分析參數(shù)變化對穩(wěn)定性的影響 穩(wěn)定性優(yōu)化的參數(shù)設(shè)計方法(三階閉環(huán) B i 等效噪聲源模型z基于環(huán)路的參數(shù)模型相關(guān)的環(huán)路參數(shù)較多能用電路參數(shù)進(jìn)行噪聲分析電荷泵,

3、環(huán)路濾波器z基于性能指標(biāo)的參數(shù)模型相關(guān)的環(huán)路參數(shù)很少很難用電路參數(shù)表示用性能指標(biāo)進(jìn)行噪聲分析VCO,分頻器復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室唐長文傳統(tǒng)的導(dǎo)通比等效噪聲模型等效輸出電流噪聲電流源噪聲×on 計算方法簡單在低頻段不準(zhǔn)確專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室 復(fù)旦大學(xué) 專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室 唐長文 z 兩種模型與Spectre 仿真比較( I CP =50uA 復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室31/f 21/f ,噪聲基底2,vco n f =A=-70dBc/Hz B=-100dBc/Hz 版權(quán)© 2005-2006, 版權(quán)所有，不得侵犯 輸

4、出總相位噪聲 每個模塊對輸出相位噪聲的貢獻(xiàn)之和 So (f = Si ,n (f | Hi (f |2 +Sv ,n (f | Hv (f |2 +Svco,n (f | Hn (f |2 +Sd ,n (f | Hd (f |2 有針對性的調(diào) 整相關(guān)的環(huán)路 參數(shù)以降低總 相位噪聲 復(fù)旦大學(xué) 專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室 -31- 唐長文 版權(quán)© 2005-2006, 版權(quán)所有，不得侵犯 總相位噪聲的優(yōu)化方法 確定主要的噪聲來源 降低各個模塊的噪聲 電荷泵 增加電路ICP 降低電荷泵鎖定導(dǎo)通時間Ton 濾波器 (無源增加電荷泵電流 ICP，降低電阻R (有源降低有源運放的噪聲 (

5、傳輸函數(shù) 降低 KV，增加環(huán)路帶寬c VCO 低噪聲電路結(jié)構(gòu)：全差分調(diào)諧，二次諧波提高阻抗 分頻器 高頻時鐘同步降低分頻器信號的抖動 復(fù)旦大學(xué) 專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室 -32- 唐長文 版權(quán)© 2005-2006, 版權(quán)所有，不得侵犯 參考文獻(xiàn) 博士論文 何捷，“DVB-T接收機(jī)中頻率綜合器的研究”，2005年5月，復(fù)旦大學(xué)博士論文 Li Lin, “Design Techniques for High Performance Integrated Frequency Synthesizer for Multi-standard Wireless Communication Applications”, Ph.D Dissertation, University of California, Berkeley, 2000. 雜志文章 Jie He, Zhangwen Tang, Hao Min and Zhiliang Hong, "A CMOS Fully Integrated Frequency Synthesizer with Stability Compensation,"