Low Noise Oscillator Design Techniques【免费】: Low Noise Oscillator Design Techniques.pdf

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Low Noise Oscillator Design Techniques【免费】:

Table of Contents
Chapter 1 Introduction
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Research Goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Thesis Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Chapter 2 Frequency Synthesizer in Wireless Communication Systems
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2 Receiver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.1 Superheterodyne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.2 Direct Conversion (Zero-IF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.3 Low-IF Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.4 Block-Down Conversion: Wideband IF with Double
Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 Transmitter Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.1 Direct Conversion Transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.2 Double Conversion Transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3.3 PLL-based Transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.4 Non-idealities in Frequency Synthesizer and Their Impacts . . 27
2.4.1 Role of Frequency Synthesizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4.2 Phase Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4.3 Spurious Tones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Chapter 3 Frequency Synthesizer Architectures
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.2 Phase Locked Loop Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.1 PLL Linearized Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2.2 Performance Limitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.2.3 Current Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.3 Integrated Voltage Controlled Oscillators . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.3.1 Monolithic Integrated LC-tank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.2 Process-Enhanced Inductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.3.3 Integrated Ring Oscillator VCO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.3.4 Micromachined-Based VCO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.4 Architecture Alternatives for Frequency Synthesizers . . . . . . . 63
3.4.1 Wide Loop Bandwidth PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.4.2 New Architecture for Narrow-Channel Wireless System . . 65
3.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Chapter 4 DLL-based Frequency Multiplier Fundamentals
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.2 The Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.2.1 Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.2.2 Timing Jitter Accumulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.3 Performance Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3.1 Phase Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3.2 Spurious Tones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.4 Performance Implications for Wireless Communications . . . . 89
4.4.1 Phase Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.4.2 Spurious Tones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Chapter 5 CMOS Local Oscillator Design using the DLL-based
Frequency Multiplier Technique
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.2 Small-Signal AC Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.2.1 Voltage-Controlled Delay Line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.2.2 Phase Detector and Charge Pump . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.2.3 Loop Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5.2.4 Overall DLL Transfer Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5.2.5 Edge Combiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.3 CMOS Delay Stage Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.3.1 Basic Delay Chain Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.3.2 Interstage Gain Consideration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.3.3 Voltage Swing Consideration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.3.4 Replica Bias Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.3.5 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.4 Control Circuitry Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.4.1 Phase Detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.4.2 Charge Pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.4.3 Loop Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.5 Edge Combiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Chapter 6 Prototype Implementation
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.2 IS-137 Dual-Mode Standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.3 Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.4 Chip Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.5 Master Bias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6.6 Output Buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.7 Performance Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.8 1/f Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
6.9 Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
6.10 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
6.11 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Chapter 7 Experimental Results
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
7.2 Test Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
7.3 Phase Noise Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
7.4 Spurious Tone Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
7.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Chapter 8 Conclusion
8.1 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Appendix A RMS Timing Jitter for Differential Delay Cell
A.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
A.2 RMS Timing Jitter Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
A.3 Implications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
A.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Appendix B Autocorrelation and Power Spectra
B.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
B.2 Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
B.3 Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
B.4 Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

[g:14] ，兄弟，你自己的阅读权限才20，你咋还设个200！

呵呵，确实，最高阅读权限才200吧

[g:01] [g:01] [g:01]
权限真的很高

看起来是本不错的书，下载来学习下。

RT！权限不是一般的高！怎么办咧？

呵呵！！
有没有能下的下下来分享一下嘛！！！！！！！谢谢！！！

谢谢楼主。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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谢谢楼主！支持

顶一下，谢谢分享！

这人不厚道！！！