الخلاصة: السلطة لمذبذب عصابة، ضجة كبيرة، الخطي والفقراء، وبناء على TSMC 55 نانومتر العملية، الرئيس السابق المقترحة رواية هيكل crossfeed الدائرة عصابة مذبذب. تحليل عمق الضوضاء الحرارية من الجهاز نفسه، خرج الضوضاء وميض من نسبة المرحلة مساهمة الضوضاء عصابة مذبذب، وذلك باستخدام تقنيات تصفية بالسعة للحد من الضوضاء مرحلة من مراحل الانتاج مذبذب، وذلك باستخدام مصدر السلبية دائرة ردود الفعل الحالية للحصول على تضمين التردد الخطي لتحسين الخطي، وتوفير ضبط مجموعة واسعة. نتائج المحاكاة شبح RF تشير إلى أن تصميم عصابة مذبذب تغطية تردد 0.2 غيغاهرتز ~ 3.8 غيغاهرتز، لإنتاج 8-المرحلة، والضوضاء مرحلة -91.34 DBC / هرتز @ 1 ميغاهيرتز، والاستهلاك الحالي هو 4.6 أمبير في 1.2 V امدادات التيار الكهربائي، وخطي جيدة درجة.

TN432

A

10.16157 / j.issn.0258-7998.173393

شكل الاقتباس الصيني: لى تشانغ هاينينغ، ليو مين. وخرج المنخفضة للطاقة منخفضة الضوضاء 8-المرحلة عصابة مذبذب التكنولوجيا الالكترونية، 2018،44 (4): 40-43،47.

الإنجليزية شكل الاقتباس: لى شين تشانغ هاينينغ، ليو مين. ومنخفضة منخفضة الضوضاء السلطة ثمانية مرحلة حلقة الانتاج مذبذب . تطبيق Elec-

تقنية ترونيك، 2018،44 (4): 40-43،47.

0 مقدمة

A الجهد تسيطر مذبذب (VCO) هو الجهد التي تسيطر عليها تيرة الانتاج من مذبذب، ونظام الاتصالات اللاسلكية هو وحدة مهمة، ولكن أيضا المرحلة الأساسية مقفل الدائرة حلقة (PLL)، المعلمات الضوضاء المرحلة وحساسيتها تؤثر بشكل مباشر الأداء النهائي للPLL. مؤشرات التذبذب الدائري والعديد من مزايا هامة على الرنانة LC الجهد مذبذب للرقابة (LC VCO): الحاجة عنصر الحث على حفظ منطقة رقاقة والتكلفة وضبط مجموعة واسعة، وأنه من السهل لتنفيذ مراحل متعددة. ومع ذلك، فإن أداء الضوضاء مرحلة من مراحل مذبذب عصابة عموما أقل قليلا. ونظرا لانخفاض استهلاك الطاقة، ومزايا متكاملة من منطقة صغيرة، يتم استخدام مذبذب عصابة على نطاق واسع في مجال الاتصالات. وفي الوقت الراهن، مذبذب الدائري الجديد ومنخفضة الطاقة، وانخفاض الضوضاء، جذبت ضبط واسعة العديد من الباحثين في مجال الأبحاث، على سبيل المثال، وثيقة ، ونطاق تردد مصممة 2.05 غيغاهرتز ~ 3.35 غيغاهرتز الضوضاء حلقة مرحلة مذبذب وكان -89.6 DBC / هرتز @ 1 ميغاهيرتز، والدائرة الكهربائية الأساسية هي 18.36 ميغاواط، ولكن استهلاك الطاقة بشكل كبير، لا تستطيع ان تلبي متطلبات وانخفاض استهلاك الطاقة في نظام الاتصالات اللاسلكية. المذبذب لوجود استهلاك الطاقة الكبيرة، ضجة كبيرة، وسوء الخطي، اقترح هيكل حلقة مذبذب جديد، الحلقة نطاق تردد مذبذب 0.2 غيغاهرتز ~ 3.8 غيغاهرتز، لإنتاج 8-المرحلة، مرحلة الضجيج - 91.34 DBC / هرتز @ 1 ميغاهيرتز.

1 حلقة مذبذب

1.1 مذبذب عصابة

بنية الأساسية في شكل مذبذب عصابة في ردود الفعل الإيجابية حلقة تيرة التذبذب، كما هو مبين في الشكل.

FIG، HA () هي وظيفة نقل مكبرات الصوت الابتدائية، HF () هي وظيفة نقل شبكة التغذية المرتدة. ردود الفعل نظام لتحقيق مكاسب حلقة مغلقة من صيغة (1):

مبدأ العمل من مذبذب عصابة هو نقل حلقة الوظيفة يرضى إلا Barkhausen نقطة المعيار على وتيرة واحدة، أي يرضي الصيغة (2) في بعض تيرة التذبذب يمكن.

حيث، [أوميغا] 0 يمثل جهد الدخل إلى وتيرة الانتاج من 0، فإن المكسب KVCO VCO، في وحدات من راد / (ق V)، VCON هو السيطرة على الجهد.

مبدأ والتصميم 1.2

المرحلة يأتي الضجيج أساسا من الضوضاء النار عصابة مذبذب، الضوضاء الحرارية والضوضاء البيئية . درجة الحرارة نتيجة الضوضاء الحرارية، عرض النطاق الترددي، ويعمل بمثابة المقاوم، النار الضوضاء الناجمة عن التحيز الحالي العاصمة؛ الضوضاء المحيطة في المقام الأول والضوضاء من ضجيج VCO ومصدر طاقة خارجي الركيزة . قد تكون وحدة تأخير هيكل تكوين واحد العضوية والتفاضلية، وهيكل، والفرق في التفاضلية لخلايا تأخير حلقة مذبذب تشكل قاعدة لديه التماثل جيد، لديه ميزة كبيرة في التغلب على الضوضاء البيئية، ولكن لأن دائرة التعقيد يزيد ليس فقط منطقة رقاقة، ولكنها تجلب أيضا الضوضاء أكثر الحرارية، وبالتالي تستخدم بنية بسيطة، والجهاز أقل هيكل واحد العضوية، الضوضاء الحرارية يمكن أن تخفض بشكل فعال من قبل الجهاز جوهري. وN-مرحلة عصابة مذبذب، كل مرحلة من مراحل الدفتيريا تأخير، وتواتر منها:

حيث، Icharge الشحن الحالية، CPAR هو مجموع السعة الطفيلية من عقدة الناتج من وحدة تأخير، VDD هو امدادات التيار الكهربائي.

مع الأخذ بعين الاعتبار منطقة رقاقة من مذبذب حلقي تصميم الجهد تسيطر عليها 24 أنها تتكون أساسا من العاكسون، كما هو مبين في الشكل 2، حيث D0 ~ D8 ترتبط بشكل تسلسلي نهاية لهذه الغاية تشكل الهيكل الدائري الرئيسي. إدخال يمثله VCON، وتيرة التذبذب من VCO مع تغير جهد الدخل يختلف.

يتضح من الشكل 3، والذي يتضمن ثلاثة VCO حلقة الرئيسي، أول من D0 ~ D8 من ثماني وحدات تأخير أبطأ الدائرة الابتدائية، تتكون من أربع وحدات تأخير الثاني عكس حلقة مغلقة حلقة، على التوالي، D9-D11-D13-D15 هو، D8-D10-D12-D14، بالإضافة إلى تتألف من أربع حلقات مغلقة، على التوالي، D16-D20، D17-D21، D18-D22، D23-D19، على التوالي، شكلت حلقة، والحفاظ على العلاقة متماثل مثالية بين الدائرة الابتدائية ومنها شبه حلقة.

عن طريق تغيير MN1 الحالي لتغيير حجم مقاومة سلبية، لذلك MP0، يتم تغيير MP1 المقاومة المكافئة للهجرة أيضا، وبالتالي ضبط وتيرة التذبذب، ويرجع ذلك إلى انخفاض العرض السلطة، MP0، MP1 باستخدام تكوين مرآة الحالي. MP0، وتغير MP1 في المقاومة المكافئة للهجرة من الأرجوحة الناتج يمكن أن يؤدي إلى إشارات مختلفة من ترددات مختلفة، وسوف تؤثر على أداء ضجيج VCO، لتلبية احتياجات نظام الاتصالات، فمن الضروري لضبط العرض من نسبة مرآة الحالية من الجهد مذبذب تسيطر مزيد الأمثل طول الضوضاء المرحلة.

مبدأ التذبذب للمذبذب عصابة، العاكس في وحدة تأخير تستند ثمانية تحكم التكوين سلسلة لا نهاية لها مذبذب VCO إخراج إشارة التردد يمكن تنفيذ مرحلة التربيع، الضوضاء المحيطة يمكن قمعت بشكل فعال، والبيانات في الدائرة الانتعاش على مدار الساعة لها تطبيقات مهمة .

تصميم 1.3 عازلة

للمذبذب الحلبة مع إخراج مباراة جيدة، ويتم إدخال مرحلة العازلة كما هو مبين في الدائرة هو مبين في الشكل 4، الذي يتكون أساسا من الزوج التفاضلية، ومزلاج واحد يتكون من العاكس، والناتج من الزوج التفاضلية باعتبارها العاكس المدخلات، وبالتالي ضمان التماثل من الدائرة. قد يتم تغيير مرحلة العازلة لالموجي إخراج إشارة على مدار الساعة حلقة مذبذب دورة عمل 50، ويمكن تحسين القدرة على القيادة.

1.4 تخطيط

تصميم تخطيط الدوائر المتكاملة هو جزء مهم من عملية التصميم، والتخطيط لها تأثير مباشر على وظيفة رقاقة. هذا التصميم من مذبذب عصابة مقرها TSMC 55 نانومتر عملية، يحلل مطابقة VCO والضوضاء المشاكل، واستخدام التنسيب والتوجيه أداة الموهوب محرر تخطيط وتصميم قواعد تخطيط الأساسية والتحقق من جمهورية الكونغو الديمقراطية وLVS. تصميم حلقة مذبذب تخطيط هو مبين في الشكل (5)، ومنطقة تخطيط الأساسية من 70 ميكرومتر 81 ميكرون.

2 نتائج المحاكاة

2.1 نتائج المحاكاة قبل

باستخدام أداة المحاكاة شبح RF إيقاع لنتائج المحاكاة عابرة هو مبين في الشكل (6). وكما يتبين من الشكل، عندما VDD = 0.6 V، والبدء وقت عصابة مذبذب حوالي 1.4 م، واتساع التذبذب نحو 0.74 V. وتشير هذه النتيجة إلى أن مذبذب لديه جيدة وقت بدء التشغيل وبدء قصيرة نسبيا.

ضبط التردد على VCO هو مبين في الشكل 7، يمكن أن ينظر من الشكل 7، عندما يتغير السيطرة على الجهد بين 0 ~ 0.9 V، VCO النطاق الترددي ضبط 0.2 غيغاهرتز ~ 3.8 غيغاهرتز، ومنحنى ضبط في 0.4 ~ 0.8 V وجود الخطي جيدة.

أداء الضوضاء المرحلة هو معلمة هامة وVCO. VCO أداء الضوضاء المرحلة التي حصلت عليها محاكاة المشترك PSS وPNOISE، يتم تعيين نطاق التردد تعويض إلى 1 كيلو هرتز إلى 1 غيغاهيرتز. عندما الجهد ضبط 0.6 V، تردد مركز انتاج 2.4 غيغاهرتز العام منحنى الضوضاء المرحلة الدائرة هو مبين في الشكل 8، وينظر في تردد 1 ميغاهيرتز عوض، والمرحلة ضجيج -91.34 DBC / هرتز.

غضب (في غضب) ومرحلة ما الضوضاء المعلمات لتقييم الأداء من الضوضاء عصابة مذبذب، يتم قياس غضب في المجال الزمني-صفر معبر عدم اليقين الوقت إشارة مذبذب، الضوضاء المرحلة في مجال التردد لقياس مذبذب النقاء الطيفي فهي في جوهرها نفسه، ولكن استخدام طرق مختلفة للتعبير عن نفس الظاهرة وصفه . يتم احتساب الضوضاء المرحلة وفقا للغضب هو مبين في الشكل 9، يفترض A = مساحة = مرحلة متكاملة السلطة الضوضاء (DBC)، ثم:

9 يقرأ كل من تردد الضوضاء المرحلة تعويض المقابلة لمرحلة أظهرت الضوضاء في FIG. 8. وتحسب على:

منذ التردد المنخفض غضب VCO عادة كبيرة نسبيا، وعموما يمكن أن تتم تصفيته بكفاءة من الضوضاء تردد PLL حلقة.

2.2 محاكاة النتائج

تعديل وتحسين تخطيط من جمهورية الكونغو الديمقراطية وLVS التحقق، كان استخدام PEX أدوات استخراج تخطيط تخطيط المقاومة الطفيلية والطفيلية استخراج المعلمة السعة. ويبين الشكل 10 مخطط الرسم البياني للمحاكاة.

تخطيط الطفيلية بعد الاستخراج، ونفس محاكاة البيئة المبنية، وذلك باستخدام أدوات المحاكاة هي الموجي عابرة للإشارة الإخراج، وتضمين التردد سمة مميزة للأداء VCO المرحلة الضوضاء بعد التذبذب مستقر وقد محاكاة، وأظهرت نتائج المحاكاة في التين. 11-13 العروض. يوضح الشكل، نتائج المحاكاة متفقة مع نتائج المحاكاة السابقة، ويرضي تخطيط مرئية مجموعة مذبذب تعديل التردد بين 0.2 غيغاهرتز ~ 3.8 غيغاهرتز، والضوضاء المرحلة في مركز تردد من -91.34 DBC / هرتز @ 1 ميغاهيرتز، والطاقة الاستهلاك هو 4.6 ميغاواط، الخطي جيدة.

ويلخص الجدول 1 المعلمات أداء تصميم VCO من الحلبة، وشروط عملية مماثلة مقارنة مذبذب. كما يمكن أن يرى، وتصميم مذبذب عصابة وجود ارتفاع وتيرة في الظروف المنخفضة للطاقة، وأفضل الضوضاء المرحلة.

3 الخاتمة

واستنادا TSMC 55 نانومتر العملية، وذلك باستخدام الجبهة التصميم الهيكلي عبر دائرة التغذية إلى الأمام إلى 2.4 غيغاهرتز حلقة منخفضة الطاقة مذبذب، عند 1.2 V امدادات التيار الكهربائي من عصابة مذبذب كامل استهلاك الطاقة القصوى 5.6 ميغاواط، والضوضاء المرحلة هو -91.34 DBC / هرتز، وVCO لديها انخفاض استهلاك الطاقة، وانخفاض الضوضاء المرحلة، تعديل واسع النطاق، وما إلى ذلك، يمكن تطبيقها على مرحلة مقفل حلقة، مولد التردد والانتعاش على مدار الساعة الدائرة.

مراجع

يانغ Biwen. A 1.2 غيغاهرتز ~ 2.8 غيغاهرتز تصميم خاتم مذبذب الجودة الإلكترونية، 2014 (2): 30-34.

رضوي اختيار النخبة الأجنبية من أحدث المواد: تماثلي CMOS IC التصميم شيان: شيان جياوتونغ جامعة أكسفورد، 2003.

ديفيد جونز، كين Martin.Analog تصميم الدوائر المتكاملة .John وايلي وأولاده، 1997: 196-204.

الازدحام عملية تقوم قبل 0.18 ميكرون CMOS 0.2 غيغاهرتز -3.26 غيغاهرتز VCO تصميم هيكل crossfeed تشانغشا: الجامعة الوطنية لتكنولوجيا الدفاع، 2011.

كوي K، REN Z، X LI، وآخرون al.A عالية الخطي، خاتم مذبذب المستندة إلى رنيه الوقت للوصول الى رقمي تحويل استخدام سلاسل تحمل في التصميم بما المعاملات .IEEE على العلوم النووية، 2017،64 (1): 697-704.

IDGUNJI S.Power العرض لعصابة مذبذب على أساس صحيح عشوائي عدد المولدات وسيلة لتوليد أرقام عشوائية الحقيقية

0.2017.

LIANG J، زو Z، HAN J، وآخرون al.A 6،0-13،5 غيغاهرتز، تخوض الاسم المستعار حلقة تردد المزج في 130 نانومتر CMOS المعاملات .IEEE على الدوائر والنظم I أوراق منتظم، 2013،60 (1): 108-115.

ينتشوان وادي، لو هوانغ، Zhangbu تشينغ. A التفاضلية بالكامل تصميم خاتم VCO تأخير المزدوج . الإلكترونيات الدقيقة، 2015،45 (6): 747-750.

غرفة قوات الحزم، وتشانغ تشانغ تشون، Chende يوان، وما إلى ذلك الرواية الزائفة الفرق الناتج التربيع تصميم VCO الحلقي جامعة نانجينغ للبريد والاتصالات والتكنولوجيا: العلوم الطبيعية الطبعة، 2014،34 (2): 100-104.

الكاتب المعلومات:

لى شين تشانغ هاينينغ، ليو مين

(كلية علوم المعلومات والهندسة، جامعة شنيانغ، وشنيانغ 110870)