طراحی VCO کلاس C با استفاده از سه‌برابر کننده برای دستیابی به فرکانس GHz 19.19 - GHz 17.8

نویسندگان

گروه مهندسی برق - دانشکده مهندسی - دانشگاه زنجان

چکیده

در این مقاله یک نوسان‌گر کنترل شده با ولتاژ توسط یک سه‌برابرکننده فرکانس ارائه شده است. هارمونیک دوم  فرکانس سیگنال (2fo)، مستقیماً برای مخلوط شدن با فرکانس اصلی ( استفاده می‌شود. در طراحی VCO  از یک آشکارساز و مقایسه‌کننده برای راه‌اندازی قوی نوسان‌ساز در کلاس AB  و انجام نوسان در کلاس C، برای دستیابی به نویز فاز مناسب با توان مصرفی بهینه استفاده شده‌است. فرکانس تولید شده VCO از GHz  5.93تا GHz 6.39 می‌باشد که بعد از سه برابر شدن، فرکانس  17.8 GHz تا GHz 19.19 به‌وجود می‌آید. این کار در تکنولوژی   µm 0.18 تحلیل و شبیه‌سازی شده‌است. نویز فاز به‌دست آمده در آفست MHz 1 و MHz 10 به‌ترتیب dBc/Hz  -114.7 و dBc/Hz  -135.1 در فرکانس مرکزی GHz 17.8 است. تحلیل مونت کارلو و گوشه‌های تکنولوژی مقادیر به دست آمده را تأیید می‌کنند. اندازه جانمایی مدار443 در 547.47 می‌باشد. هسته اصلی این مدار جریان mA 13.4 از منبع ولتاژ تغذیه 1 ولت تلف می‌کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design of Class C VCO with Frequency Tripler for 17.8 – 19.19 GHz

نویسندگان [English]

  • A. Nasri
  • M. Yargholi
Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

In this paper, a voltage-controlled oscillator is provided by a triple frequency. Second harmonic frequency (2fo) is used directly for mixing with the frequency f0.  The VCO consists of a detector and a comparator to shift LC-VCO bias condition from initial Class-AB start-up to steady class-C low current oscillation. The frequency of the VCO from 5.93 to 6.39 GHz has shown that the frequency tripling to 17.8 GHz - 19.19 GHz. This work has been simulated in a standard 0.18µm CMOS process. The simulated VCO achieves a phase noise of -114.7‌ dBc/Hz at 1 MHz offset and -135.1‌ dBc/Hz at 10 MHz offset from the 17.8 GHz carrier that Monte Carlo and corners analysis confirmed the obtained values. Circuit layout area is 443 × 547.47 , while the power consumption is 13.4 mw from a 1V supply.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Voltage-controlled oscillator (VCO)
  • phase noise
  • start-up
  • power dissipation
  • class-C

مراجع

[1] J. Sun, A. Ch. Boon, X. Zhu, X. Yi, Kh. Dervishi, and F. Meng, “A Low-Power Low-Phase-Noise VCO with Self-Adjusted Active Resistor,” IEEE Microw. Wireless letters, vol. 26, no. 3, pp. 201-203, 2016.
[2] G. Li, L. Liu, Y. Tang, and E. Afshari, “A low-phase-noise wide-tuning-range oscillator based on resonant mode switching,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 47, no. 6, pp. 1295–1308, 2012.
[3] M. M. Bajestan, V. D. Rezaei, and K. Entesari, “A Low Phase-Noise Wide Tuning-Range Quadrature Oscillator Using a Transformer-Based Dual-Resonance LC Ring,” IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol. 63, no. 4, pp. 1142–1153, 2015.
[4] Q. Zou, K. Ma, and K. S. Yeo, “A Low Phase Noise and Wide Tuning Range Millimeter-Wave VCO Using Switchable Coupled VCO-Cores,” IEEE Trans. Circuits Syst. I, vol. 62, no. 2, pp. 554–563, 2015.
[5] Q. Zou, K. Ma, K. S. Yeo, and W. M. LiM, “Design of a Ku band low-phase-noise VCO using the dual LC tanks,” IEEE Trans. Circuits Syst. II, Exp. Briefs, vol. 59, no. 5, pp. 262–266, 2012.
[6] T. P. Wang, Z.M. Tsai, K. J. Sun, and H. Wang, “Phase-noise reduction of X -band push-push oscillator with second-harmonic self-injection technique,” IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol. 55, no. 1, pp. 66–77, 2007.
[7] L. Fanori and P. Andreani, “Low-phase-noise 3.4–4.5 GHz dynamic bias class-C CMOS VCOs with a FoM of 191 dBc/Hz,” in Proc. Eur. Solid State Circuits Conf., pp. 406–409, 2012.
[8] M. Hsieh, and G. E. Sobelman, “Comparison of LC and Ring VCOs for PLLs in a 90 nm Digital CMOS Process,” In Proceedings, international SOC design conference, pp. 19-22, 2006.
[9] محمدعظیم کرمی، میثاق انصاریان و سوده عقلی‌مقدم، « نوسان‌ساز حلقوی جدید کنترل‌شده با ولتاژ با استفاده از اثر میلر «، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 47، شماره 1، صفحه 221-228، 1396.
[10] روح‌الله نوروزی دهناشی و ابراهیم فرشیدی، «افزایش توان تفکیک ساختار MASH  مرتبه دو مبتنی بر GRO و مدولاسیون عرض پالس در ورودی«، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 45، شماره 4، صفحه 211-221، 1394.
[11] A. Bevilacqua, F. P. Pavan, C. Sandner, A. Gerosa, and A. Neviani, “Transformer-based dual-mode voltage-controlled oscillators,” IEEE Trans. Circuits Syst. II, Exp. Briefs, vol. 54, no. 4, pp. 293–297, 2007.
[12] S. Ko, J. -G. Kim, T. Song, E. Yoon, and S. Hong, “K- and Q-bands CMOS frequency sources with X-band quadrature VCO,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 53, no. 9, pp. 2789–2800, 2005.
[13] G. Bu, A. R. Tavakoli, and K. Entesari, “A 24 GHz indirect VCO in 0.18µm CMOS technology,” in Proc. Microw. Integr. Circuits Conf., pp. 71–74, 2008.
[14] A. Mazzanti, P. Andreani, “Class-C harmonic CMOS VCOs with a general result on phase noise,” IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 43, no. 12, pp. 2716–2729. 2008.
[15] M. Danesh, F. Gruson, P. Abele, and H. Schumacher, “Differential VCO and frequency tripler using SiGe HBTs for the 24 GHz ISMband,” in IEEE RFIC Symp, pp. 277–280, 2003.
[16] A. Hajimiri and T. H. Lee, “Corrections to A general theory of phase noise in electrical oscillators,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 33, no. 6, pp. 928–928, 1998.
[17] L. Lu, Z. Tang, P. Andreani, A.Mazzanti, and A. Hajimiri, “Comments on “A general theory of phase noise in electrical oscillators””,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 43, no. 9, p. 2170, 2008.
[18] A. Hajimiri and T.H. Lee, “A general theory of phase noise in electrical oscillators,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 33, no. 2, pp. 179–194, 1998.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار