超低功率5.4-GHz使用內部串聯諧振之電流再利用振盪器暨V-頻帶利用微帶線之雙推式振盪器

Abstract

本論文討論分為兩部份，第一部份探討適用於 TSMC 0.18-µm CMOS製程壓控振盪器，利用電流再利用的電路架構，我們可以動態地節省直流功率消耗，在1.2 V的供給電壓下，達到0.9 mW的功率消耗(不包括緩衝級)。測量結果得知在操作頻率5.4 GHz 左右有140 MHz 的可調範圍。為了達到高輸出功率，我們使用疊接架構的緩衝級來增加輸出功率，因而達到輸出功率為 -2.06 dBm；相位雜訊方面為 -112.7 dBc/Hz @ 1 MHz，經由計算可得FOM (Figure of merit) 約為 -188 dBc/Hz。 第二部份則提出一種使用微帶線 (Micro-strip line) 的方式來取代 TSMC 螺旋電感 (Spiral inductor)，其一可節省晶片佔用面積，其二微帶線的低損耗特性可以使訊號源不易輻射。此外，使用反轉模式 (Inversion-mode) 的可變電容。這類型電容的品質因素比傳統MOS可變電容高，可得到較寬頻的可調範圍及較好的相位雜訊。雙推式的振盪器，有易做到高頻段振盪，及高效能等等的優點，為目前常見做到高頻振盪的方式之一。利用ADS模擬，操作頻率在50 GHz，有0.88 GHz的可調範圍，且相位雜訊為 -100 dBc/Hz @ 1 MHz，經由計算可得FOM 約為-180 dBc/Hz。