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高性能电感电容压控振荡器的设计


Design of High-performance LC voltage
controlled oscillator







学科专业：微电子学与固体电子学
研 究 生：郝瑜霞
指导教师：张为 副教授







天津大学电子信息工程学院
二零零八年五月
独创性声明

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摘 要

本文基于 Chartered RF CMOS 工艺，完成了应用于锁相环结构小数
频率合成器中电感电容压控振荡器（LCVCO）的设计。首先介绍了几种常见的
振荡器结构和相位噪声理论，接着采用全定制方法设计了 LCVCO，并对各组成
部分进行了详细分析，最后完成了流片，同时提出频率合成器的整体测试方案。
LCVCO 的输出频率范围满足 1810MHz~1930MHz，采用交叉耦合互补全差
分结构和开关电容阵列，实现多带覆盖所需频率范围，降低了单带 VCO 增益，
进而降低了整体相位噪声。
设计采用全定制、自顶向下的方式。使用 Cadence SpectreRF 进行前仿和电
感优化，Virtuoso 绘制版图，Mentor Calibre 进行 DRC 与 LVS 验证、PEX 参数提
取，Synoposys Hspice 进行后仿真。
仿真结果表明，在温度变化-25℃~80℃的范围内，工艺角在 ss、tt、ff 的条
件下，LCVCO 的输出频率范围均能满足要求。在工作频率范围内，相位噪声可
达-＠900kHz。

关键词：电感电容压控振荡器，锁相环，相位噪声，开关电容阵列
ABSTRACT
Based on charted semiconductor RF CMOS process, a LC voltage
controlled oscillator in application of PLL Frequency Synthesizer has been designed.
First of all, several kinds of basic structure of LC oscillators and their phase noise
theories were analyzed in detail, then, a LCVCO is designed using full custom design
method and e