Design of High-Performance CMOS Voltage-Controlled Oscillators

Das Design von Hochleistungs-CMOS-spannungsgesteuerten Oszillatoren präsentiert einen Phasenrauschmodellierungsrahmen für CMOS-Ringoszillatoren. Die Analyse berücksichtigt sowohl lineare als auch nichtlineare Betriebsarten. Sie zeigt, dass ein schneller Rail-to-Rail-Umschaltvorgang erreicht werden muss, um das Phasenrauschen zu minimieren. Darüber hinaus kann im herkömmlichen Design das Flickerrauschen im Bias-Schaltkreis potenziell das Phasenrauschen bei niedrigen Offsetfrequenzen dominieren. Daher sollte für schmalbandige PLLs das Rauschen im Bias-Schaltkreis minimiert werden. Wir definieren den effektiven Q-Faktor (Qeff) für Ringoszillatoren und sagen eine Erhöhung für CMOS-Prozesse mit kleineren Strukturgrössen voraus. Unsere Analyse des Phasenrauschens wird durch Simulations- und Messergebnisse validiert. Das digitale Schaltgeräusch, das über die Stromversorgung und das Substrat gekoppelt wird, ist in der Regel die dominante Quelle für Taktjitter, was Verbesserungen bei der Stromversorgungs- und Substratrauschunterdrückung erforderlich macht.