نوسان‌ساز کنترل‌شونده با ولتاژ به همراه شرایط راه‌اندازی قوی و نویز فاز کم برای کاربردهای باند K
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوترمصطفی کاتبی 1 , عباس نصری 2 , سیروس طوفان 3 , حبیب‌الله زلفخانی 4
1 - برق
2 - دانشگاه زنجان
3 - دانشگاه زنجان
4 - دانشگاه زنجان
کلید واژه: نوسان‌ساز کنترل‌شونده با ولتاژزوج ضربدریکولپیتسنویز فاز,
چکیده مقاله :
در این مقاله طراحی و شبیه‌سازی یک نوسان‌ساز کنترل‌شونده با ولتاژ برای کاربردهای باند K ارائه شده است. در طراحی این مدار از ترکیب ساختارهای زوج ضربدری و کولپیتس برای بهره‌مندی از مزایای آنها به صورت هم‌زمان استفاده شده است. با به کارگیری ترکیب این دو ساختار در مدار پیشنهادی، شرایط راه‌اندازی و نویز فاز آن بهبود یافته است. همچنین با قراردادن دو سلف در میان ساختار زوج ضربدری و ساختار کولپیتس، ترارسانایی مؤثر نوسان‌ساز کنترل‌شونده با ولتاژ افزایش یافته و شرایط راه‌اندازی بهتر شده است. این مدار با استفاده از بانک خازنی سوئیچ‌شونده، گستره فرکانسی زیادی را پوشش می‌دهد. نتایج شبیه‌سازی نوسان‌ساز پیشنهادی، بیانگر این است که مدار برای فرکانس 25/24 گیگاهرتز در آفست 1 مگاهرتز، دارای نویز فاز dBc/Hz - 120 و ضریب شایستگی dBc/Hz 67/195- است. گستره فرکانسی پوشش داده شده توسط این نوسان‌ساز کنترل‌شونده با ولتاژ 4/1 گیگاهرتز و گستره تنظیم آن در حدود 7/5%، حول فرکانس مرکزی است. مدار پیشنهادی دارای ابعاد جانمایی 2µm 335/0 در فناوریCMOS µm 18/0 TSMC با منبع تغذیهV 5/1 و توان مصرفی mW 92/15 است.
This paper presents a voltage controlled oscillator (VCO) based on a cross-coupled pair and Colpitts structures for K-band applications. By employing cross-coupled pair and Colpitts structures, the dc power consumption and phase noise was reduced. By using inductors between cross-coupled pair and Colpitts structures, the effective transconductance was enhanced and robust the start-up condition. In order to cover a wide frequency tuning range, a capacitor bank was used. The VCO has been designed and simulated in TSMC 0.18 µm CMOS technology. Simulation results showed that the simulated phase noise of center frequency (24.25 GHz), at 1-MHz offset frequency is-120 dBc/Hz and the figure of merit is -195.67 dBc/Hz. The covering frequency range and tuning range of this VCO are 1.4 GHz and 5.7%, respectively. The occupied area of the layout is 335 µ2m and the power consumption of this VCO was 15.92 mW from 1.5 V supply voltage.