伪串联谐振CMOS振荡器

《IEEE Journal of Solid-State Circuits》：A Pseudo-Series Resonance CMOS Oscillator

提出一种基于伪级联谐振（pseudo-SR）技术的单核低相位噪声数字控制振荡器（DCO），采用变压器谐振器实现低阻抗180°相移，使单级振荡降低功耗，并通过谐振频率对齐抑制闪存噪声。在28nm CMOS工艺下，实现-128.7/-124.1 dBc/Hz相位噪声（1MHz偏移），功耗33.5-36.3mW，面积0.16mm2。

　　

摘要：

本文介绍了一种单核、低相位噪声（PN）的数字控制振荡器（DCO），该振荡器采用了基于变压器的谐振器的伪串联谐振（pseudo-SR）技术。所提出的伪SR谐振器具有两个关键优势：1）在阻抗极点处具有低阻抗和180°的相位位移，模拟串联谐振（SR）以实现单级振荡，并减少传统SR振荡器相关的功率损耗；2）通过调整串联谐振器和并联谐振器的谐振频率，平衡振荡周期内的闪烁噪声。利用基于变压器等效模型的封闭形式推导来分析谐振器特性，同时通过脉冲灵敏度函数（ISF）框架评估热噪声和闪烁PN。为了消除传统SR振荡器所需的差分输入，本文采用了自偏置逆变器代替仅使用NMOS的逆变器。该原型采用28纳米CMOS工艺制造，在1 MHz偏移频率下，相位噪声（PN）分别为–128.7 dBc/Hz和–124.1 dBc/Hz，功耗分别为36.3 mW（在8.1 GHz时）和33.5 mW（在9.9 GHz时）。闪烁噪声（f3）的截止频率位于230 kHz至380 kHz之间，振荡器核心面积为0.16 mm2。