模拟IC设计入门：基于SMIC 0.18um工艺的锁相环电路仿真实践与400MHz频率锁定探讨,模拟IC设计入门：SMIC 0.18um锁相环电路仿真与VCO环形结构解析，理想输出频率锁定至400MHz,模拟ic设计，smic0.18um的锁相环电路，较简单的结构，适合入门学习，可以直接仿真，输出结果较为理想，锁定频率在400M附近，内置环形的VCO。 相对简单的电路，入门学习用。 ,模拟IC设计; SMIC0.18um; 锁相环电路; 简单结构; 适合入门学习; 仿真; 锁定频率400M附近; 环形VCO。,SMIC 0.18um锁相环电路：简易入门级模拟设计，输出理想400MHz频率

设计了一种基于SMIC0.18μm射频1P6MCMOSCraft.io的高性能全差分环形压控振荡器（ring-VCO），采用双环连接方式，并利用分立正反馈来提高性能。在1.8V电源电压下对电路进行仿真，结果表明：1）中心频率为500MHz的环形VCO频率调谐范围为341〜658MHz，增益误差Kvco为-278.8MHz / V，谐振在500MHz下VCO的幅度噪声为-104dBc / Hz @ 1MHz，功率为22mW; 2）中心频率为2.5GHz的环形VCO频率调谐范围为2.27〜2.79GHz，增益灵敏度Kvco为-514.6MHz / V，谐振在2.5GHz下VCO的振幅噪声为-98dBc / Hz @ 1MHz，功耗为32mW。该VCO适用于低压电路，高精度锁相环等。

针对低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy，BLE）正交上/下变频收发机，实现了一种低功耗的正交信号产生器。相比传统电流复用技术VCO，增加尾电流源以降低平均电流损耗，同时确保相位噪声满足指标要求。基于TSMC 0.18 μm标准CMOS工艺的仿真结果表明，正交信号频率为849.7 MHz时，在偏移中心频率1 MHz时的相位噪声为-126 dBc/Hz；在1.8 V电源电压下仅消耗1.05 mA电流，FoM值为182 dBc。经过二分频后的正交信号总体频率范围是783~866 MHz，整体版图面积为0.38 mm2。相位噪声和频率范围满足BLE指标要求，对其他低功耗射频应用具有指导意义。 本文介绍了一种基于电流复用技术的低功耗正交信号电压控制振荡器（VCO），特别适用于低功耗蓝牙（BLE）正交上/下变频收发机。传统电流复用技术的VCO在降低平均电流损耗方面存在局限，而本文的设计通过增加尾电流源来解决这一问题，同时保持了所需的相位噪声性能。 在频率合成器中，VCO是关键组件，其功耗直接影响整个系统的能耗。正交信号在正交变频过程中起到关键作用，常见生成方法有无源多相网络、双VCO耦合和VCO后置二分频器。这些方法各有优缺点，例如无源多相网络需要精确匹配，双VCO耦合会增加面积，而VCO后置二分频器则会增加功耗。 电流复用技术已经成为降低电路功耗的有效手段。文献中提到的电流复用VCO设计，如通过VCO与接收机或二分频器的电流复用，实现了低功耗输出。但某些设计引入变压器或采用特殊的晶体管结构，可能增加成本或导致稳定性问题。例如，变压器会增加芯片面积，而使用PMOS负阻对或NMOS VCO的交流信号可能会引入相位噪声问题，或者需要复杂的衬底偏置技术来保证稳定工作。 本文提出的解决方案是在0.18微米TSMC标准CMOS工艺下，采用NMOS VCO与二分频器的堆叠结构，实现电流复用，同时利用尾电流源来降低平均电流损耗。这种设计减少了中间节点Vmid的接地电容，有助于提高效率。电路仿真结果显示，在1.8 V电源电压下，VCO在849.7 MHz频率下产生正交信号，相位噪声为-126 dBc/Hz@1 MHz，电流消耗仅为1.05 mA，频率范围为783~866 MHz，面积为0.38 mm²，满足BLE标准要求，并对其他低功耗射频应用具有参考价值。 电路设计部分详细阐述了VCO电路结构，由NMOS负阻对和LC谐振网络组成，二分频器则作为VCO的尾电流源，通过外部电流镜提供的偏置电压Vb1和Vb2以及尾电流源管M13来控制电流。这种设计降低了对VCO谐振网络的影响，从而降低了相位噪声并优化了功耗。 本文提出了一种创新的低功耗正交信号VCO设计，通过电流复用技术和尾电流源优化，实现了高性能与低功耗的平衡，对低功耗蓝牙和其他射频应用具有重要的实际应用意义。

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### VCO电路的低功耗设计要点 #### 1. VCO的定义和重要性 压控振荡器（VCO）是无线通信和光纤通信系统中的核心组件，特别是在PLL（锁相环）、时钟恢复电路和频率综合器中扮演着至关重要的角色。VCO的主要性能指标包括中心频率、频率调节范围、频率稳定度、电压-频率转换线性度、相位噪声、输出振幅、功耗等。 #### 2. VCO的研究趋势 VCO的研究趋势集中在降低其相位噪声、功耗、频率稳定性和操作电压上。当前，LC谐振网络VCO普遍使用CMOS工艺，并且越来越多的研究者开始关注在CMOS工艺下设计低功耗、低噪声、具有宽频率调谐范围的差分耦合VCO。 #### 3. VCO的基本电路结构 VCO的基本电路结构一般包括振荡器核心、选频谐振网络和反馈网络。LC电路结构在选频谐振网络中设置为有源或无源放大器网络的负载。为了补偿LC谐振网络中的能量损耗，通常需要产生负阻抗。在实际LCVCO中，通过有源器件产生负阻抗来补偿集成电感和可变电容的功率损耗，这种负阻抗可以通过差分对管组成的反馈电路来实现。 #### 4. 负阻差分振荡器的设计 负阻差分振荡器通常由两对互补交叉耦合管对构成，这样的结构可以为电感提供负阻抗。两个PMOS和两个NMOS管分别串联在各自支路，并工作在饱和区。通过尺寸对称优化的NMOS与PMOS管，可以进一步优化电路性能。 #### 5. VCO的起振条件和实现方法 所有振荡器的核心在于某个特定频率上实现正反馈的环路。振荡的条件是满足Barkhausen判据，即振荡条件为放大单元的传递函数乘以正反馈单元的传递函数等于1，并且相位偏移为2π的整数倍。在稳定振荡时，环路增益等于1，但在起振时环路增益必须大于1。 #### 6. 低功耗GHz VCO设计的实例 在文中提供的实例中，设计了一个目标中心振荡频率为2.38GHz的LC压控振荡器。该VCO采用CSMC 0.5um工艺，使用Cadence公司Virtuoso仿真工具，并以片上螺旋电感和MOS管可变电容组成谐振网络。该VCO的功耗低，同时满足DCS-1800标准的相位噪声要求，并有8%的调谐范围。 #### 7. 设计中的技术细节 电路设计中包括电源电压为5V，使用互补交叉耦合对结构来提供负阻抗，确保振荡器可以在低功耗状态下工作。此外，通过使用相位噪声、调谐范围和频率稳定性等参数的分析，证明了设计的VCO电路不仅功耗低，而且具有良好的性能指标。 #### 8. 结论 设计并实现了一款低功耗的GHz频率范围内的VCO电路，该电路采用负阻差分振荡器的基本结构，通过仿真验证了其在保持低功耗的同时，具有良好的频率稳定性和较低的相位噪声。这为未来无线通信系统中低功耗高性能VCO的设计提供了新的思路和技术参考。

　本文将分析说明PLL的基本原理，考察采用高压VCO的PLL设计的当前技术水平，讨论典型架构的利弊，并介绍高压VCO的一些替代方案。

matlab滤镜效果代码vco_v1.0_matlab 容器对应优化（VCO）算法的Matlab实现（1.0版），其描述如下： Seung Yeon Shin, Soochahn Lee, Kyoung Jin Noh, Il Dong Yun, Kyoung Mu Lee: Extraction of Coronary Vessels in Fluoroscopic X-Ray Sequences Using Vessel Correspondence Optimization. MICCAI (3) 2016: 308-316 重要文件的简要说明 SampleCodeForVCO.m：示例代码，演示如何调用VesselCorrespondenceOptimization（）函数 VesselCorrespondenceOptimization.m：VCO算法的主文件 GlobalChaferMatching_run.m：从框架t的中心线到框架t + 1的全局倒角匹配 Point2PointMatching.m：在帧t + 1中为来自帧t的点生成对应的候选点 ComputeCosts

微波仿真论坛_应用ADS设计VCO

相位噪音仿真结果 其中，anmx是调幅噪音，单位是dBc/Hz；pnfm是附加相位噪音，单位是dBc/Hz ；pnmx是相位噪音，单位是dBc/Hz 。

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