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閱讀：193發(fā)布時(shí)間：2021-11-8
負(fù)責(zé)提供時(shí)鐘參考信號(hào)的CMOS振蕩器，是現(xiàn)代通信系統(tǒng)里面見(jiàn)和最重要的模塊之一。
CMOS振蕩器主要可以分為電感電容(LC）振蕩器和環(huán)形振蕩器兩種類(lèi)型。電感電容振蕩器，它具有較好的相位噪聲性能，可適用于高頻等特點(diǎn);
環(huán)形振蕩器，它具有面積較小，調(diào)諧范圍較寬等特點(diǎn)，它們均能作為鎖相環(huán)的一部分，應(yīng)用在不同參數(shù)要求的通信系統(tǒng)之中。
高頻譜純度和低功耗是LC振蕩器設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，而電流效率則與這兩者均有著緊密的聯(lián)系，這讓電流效率成為近些年來(lái)振蕩器研究的一個(gè)熱門(mén)方向。
本文對(duì)工業(yè)界廣泛使用的B類(lèi)和C類(lèi)振蕩器的電流效率進(jìn)行了定量的分析和計(jì)算，得到了關(guān)于在大幅度情況下，電流效率與臨界角，導(dǎo)通角之間的表達(dá)式，仿真結(jié)果表明，理論與仿真數(shù)據(jù)誤差在5％以?xún)?nèi)。
此外，電流效率不僅可以應(yīng)用于推導(dǎo)出大幅度情況下1/f2噪聲的表達(dá)式，還可以應(yīng)用于高Figure-of-Merit(FoM)值振蕩器的設(shè)計(jì)。
射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)由于具有在短時(shí)間內(nèi)無(wú)需接觸就能快速識(shí)別大量信息的優(yōu)點(diǎn)，它經(jīng)常被用于提高信息（物流信息，標(biāo)簽信息）識(shí)別的時(shí)效性及準(zhǔn)確度。
鎖相環(huán)為RFID芯片提供參考頻率，是決定RFID芯片接收和發(fā)射性能的關(guān)鍵部分，而壓控振蕩器則是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
設(shè)計(jì)的鎖相環(huán)輸出工作頻率范圍為840～960 MHz，功耗為31.21 mW，在距中心頻率840.125MHz頻偏100kHz處的相位噪聲為-108.5 dBc/Hz，頻偏1MHz處的相位噪聲為-132.3 dBc/Hz。與同類(lèi)鎖相環(huán)相比較，本文電路在噪聲和功耗方面具有一定優(yōu)勢(shì)。
環(huán)形振蕩器由于其無(wú)電感，面積小，可實(shí)現(xiàn)較寬的調(diào)諧范圍，在低中頻通信系統(tǒng)中得到了廣泛使用。
本文闡述了環(huán)形振蕩器的兩種應(yīng)用:
一種是在1.5GHz～3GHz電荷泵鎖相環(huán)中的應(yīng)用，它的實(shí)際輸出頻率為1.13 GHz～3.73GHz，在偏離中心頻率100 KHz處的相位噪聲為-60.49 dBc/Hz，偏離中心頻率1MHz處的相位噪聲為-86.84 dBc/Hz;
另一種是開(kāi)環(huán)補(bǔ)償技術(shù)對(duì)環(huán)形振蕩器電源噪聲的消減，使用帶負(fù)反饋的電流偏置電路補(bǔ)償由于電源噪聲引起的中心頻率變化，噪聲消除效果良好，電源敏感度僅為0.0095mUI/mV。
仿真結(jié)果表明，環(huán)形振蕩器總的功耗為1.7mW，在1MHz頻偏處噪聲為96.5dBc/Hz。
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