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请教:VCO的尾电流源噪声

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
最近设计一个VCO,尾电流源是由bandgap电路产生的PTAT电流,当用电流镜时,即电流
镜的输入电流为理想电流源,相噪比较好,当将bandgap电路整合到一起时,delta f为
1MHz处的相噪一下恶化了30dB左右,这肯定是bandgap电路噪声延伸到尾电流源上了,没
想到会有这么大,请问大家碰到过类似的问题吗?我尝试在电流源的gate上加滤波电容,
加到几十个pF都没有什么改善,这说明是较低频率处的噪声引起的,不是二次谐波处的噪
声干扰(我的VCO频率为1.5GHz),要是1MHz处的噪声变频到了1501MHz,那该如何降低
其影响?
另外,在用pss和pnoise仿真VCO的相噪时,如何看1MHz处的各个噪声源的相噪贡献,比
如我的VCO振荡频率是1.5GHz,频率是选1MHz还是1501MHz?

选1MHz
有没有再加个电阻试试。
你在学校做研究还是在外面做产品,在学校的话电流源就片外挂个电阻就行了。

受教了

是1M
应该加滤波和调节管子工作状态一起上,总要劣化一些的,不行的话适当增加pll环路带宽抑制之。

建议
1.用最简单的电流偏置,而非从Bandgap来,bandgap来的电流被放大多少多倍,噪声就放大了多少倍,电流源的低频噪声会上变频到1.5GHz附近,同时电流源在1.5G 偶次谐波处的低频噪声会下变频到1.5GHz附近。若用简单的电流偏置,这种噪声折叠会大大降低。用Bandgap电流无非是温补特性和电压特性,在VCO这种大电流工作条件下,温补特性和电压特性不是特别重要。
2.用RC滤波,考虑到低频噪声需要很大时间常数来滤除,可以用MOS管实现一个有源电阻,降低对电容的要求。
3.为尾电流源源极处加LC Filter,使之在2×1.5GHz处形成一个高阻抗,能滤除偶次谐波下变频到VCO频率处的低频噪声;

谢谢大家的支持和建议,非常受用。串联一个电阻确实滤掉了bandgap的噪声影响。

增加提问:
设计的VCO是一个接收机系统的一个模块,原先已经有一版0.35CMOS的设计,现要改版用0.13CMOS实现,以减小面积和功耗,基本不改变原来的架构。原来的设计所有其它模块的偏置均由bandgap提供,所以这次应该不会改变,而且在源端增加LC滤波,也会增加一个电感(本次设计面积很敏感)。在原先0.35的设计中,bandgap对VCO的噪声影响几乎可以忽略,而改到0.13后,影响非常大,架构一样,各个管子的偏置状态也一样,也就是说,0.35的设计不需要增加串联电阻,但现在0.13的设计必须加,否则相噪恶化太多,到现在也还没有找到恶化这么多的原因。继续努力中。如有类似经验,不胜感激。

增加提问:
设计的VCO是一个接收机系统的一个模块,原先已经有一版0.35CMOS的设计,现要改版用0.13CMOS实现,以减小面积和功耗,基本不改变原来的架构。原来的设计所有其它模块的偏置均由bandgap提供,所以这次应该不会改变,而且在源端增加LC滤波,也会增加一个电感(本次设计面积很敏感)。在原先0.35的设计中,bandgap对VCO的噪声影响几乎可以忽略,而改到0.13后,影响非常大,架构一样,各个管子的偏置状态也一样,也就是说,0.35的设计不需要增加串联电阻,但现在0.13的设计必须加,否则相噪恶化太多,到现在也还没有找到恶化这么多的原因。继续努力中。如有类似经验,不胜感激。

顶一个
3.为尾电流源源极处加LC Filter,使之在2×1.5GHz处形成一个高阻抗,能滤除偶次谐波下变频到VCO频率处的低频噪声;
这种方法确实能减少低频的噪声。但是现在看到的paper基本上没有人用这个LC filter了,因为比较占面积。那大家是用什么方法来实现低噪声的呢? 从个人的仿真情况来看,加不加这个LC filter的影响很大。

LC也不是不可以用,这个L可以用最节省面积的电感来实现即可。65nm用过,效果不错,带内PLL基本可以到-100dBc/Hz以下,2.7GHz频率

用电阻代替尾电流源——此法噪声最低,电路最简洁——唯一缺陷是吃压降,单NMOS提供-gm的结构可用此法
当然,要可调电阻以控制vco幅度
如果要用电流源,可试试:1,优化偏置管子尺寸,减小噪声源;2,尾电流源gate上加RC(只能滤几十KHz以上的噪声);3,控制vco幅度,振幅太大会恶化电流源噪声到相噪的传输函数。

你好,听了你的建议很受教,有几个问题想问下:你说的最简单的偏置是哪种?恒gm的还是仅仅一个电阻串个二极管接法的管子。还有就是电源噪声对VCO的影响在测试中表现比较大(100k比仿真结果恶化10dbc),但是在前后仿中仿不出来,用最简单的那种偏置是否合适?

seeing

最直接的办法是加大滤波, 当然也要改进bg的设计, 比如trade off下power/area/noise.
Bg不能做得太烂, 这个是前提.

我做这个的时候就是用的最简单的偏置电路,当初用Bandgap时噪声是恶化得很厉害

环振VCO的尾电流源采用二极管接法的PMOS管接地,是不是也是为了防止地线的噪声会干扰VCO的震荡?

实在感谢

您好,请问一下,您说噪声最小的情况是用电阻而不是电流源,我想知道接电阻和直接接电源接地有什么区别呢?毕竟电路也会有热噪声的。之前看一篇论文也用电阻阵列来代替尾电流源,但是只说了相对于电流源的好处,没说和直接接地比的优缺点。请赐教。谢谢!

请问,怎么从测试结果看出来相噪恶化是由于电源噪声对VCO的影响呢?我们现在测试锁相环之后,想分析各个噪声源对于相噪的贡献,但是没有头绪,感谢赐教!

电压偏置和电流偏置



没看明白,能说的详细些么?谢谢啦!

用电阻是电流偏置,没有电流源是电压偏置

好的,大概明白了,谢谢!

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