7、基于电容退化技术的 LC VCO 设计与频率合成器教程

基于电容退化技术的 LC VCO 设计与频率合成器教程

在当今的电子领域，无线通信的发展日新月异，其中频率合成器和压控振荡器（VCO）扮演着至关重要的角色。频率合成器是全集成无线通信系统的关键组成部分，而 VCO 则是频率合成器中的核心元件。下面我们将深入探讨基于电容退化技术的 LC VCO 设计以及频率合成器的相关知识。

基于电容退化技术的 LC VCO 设计

电容退化技术在 LC VCO 设计中具有重要的应用价值，下面通过两个具体的设计实例来详细了解。

5.3GHz CMOS VCO 设计

• 电路结构 ：采用 TSMC 0.25μm CMOS 技术设计了一个 5.3GHz VCO。电路中，每个晶体管的漏极连接着一个三圈半的电感，该电感提供 3.715nH 的电感值、4.715Ω 的串联电阻（Rs）以及 134.6fF 的寄生电容。
• 参数计算 ：在 5.3GHz 时，电感的品质因数 Q 约为 15。假设谐振回路的 Q 值主要由电感的 Q 值决定，那么在谐振频率下的等效并联电阻约为 Rs(1 + Q²) = 1.1KΩ。因此，负电阻单元的等效电阻 REQ 应大于 -1.1KΩ，设计目标为 -900Ω。根据 3.715nH 的电感值，要实现 5.3GHz 的振荡，所需的电容为 121fF。这里使用 MOS 电容作为变容二极管，并在漏极和 MOS 电容之间插入 MIM 电容以施加控制电压。结合 MIM 电容，可变电容的固定部分为 65fF，电感在 5.3GHz 时的等效寄生电容为 25fF。
• 优势分析