تحليل اثر پارازيتي عناصر بر عملكرد نوسان‌گر تزويج ضرب‌دري در محدوده باند ميلي‌متري

Analysis of the Effects of Elements Parasite on Cross-Coupled Oscillator in Millimeter Wave Band

در اين مقاله نوسان‌گر LC با تزويج ضرب‌دري در فركانس‌هاي باند ميلي‌متري تحليل شده است. با استفاده از ديدگاه مقاومت منفي و استفاده از مدل دوقطبي براي المان‌ها، روابط دقيقي براي فركانس و شرط نوسان ارائه شده است. روابط جديد ارائه‌شده اثر مخرب پارازيتي المان‌ها و به‌خصوص RG و CGD بر رفتار نوسان‌ساز در فركانس‌هاي بالاتر را به‌خوبي نشان داده و مشخص مي‌كنند كه در فركانس‌هاي بالا، شرط نوسان تابع از فركانس نوسان است. ملاحظه مي‌شود كه وجود مقاومت سري گيت باعث از بين رفتن شرط لازم نوسان در فركانس‌هاي بالا مي‌شود. در ادامه كمينه مقدار سلف براي داشتن بيشينه نوسان در نوسان‌گر تعيين خواهد شد. تحليل‌هاي ارائه‌شده در تكنولوژي TSMC 0.18um RF با استفاده از نرم‌افزار ADS تصديق شده است.

In this paper, a cross coupled LC oscillator is analyzed in millimeter wave band. By using the negative resistance method and two port model for the elements, more accurate formula is obtained for calculation of the oscillation frequency and the oscillation startup condition. The new developed equations demonstrate the effects of parasitic elements, especially RG and CGD, on the oscillator behavior in millimeter wave band, which leads to dependency of the oscillation condition to the oscillation frequency. The presented equation shows that the RG prevents the oscillation at high frequencies. Furthermore, minimum value of the inductor used in the oscillator is determined for maximum oscillation frequency. The presented equations are verified by simulations using Advanced Design System (ADS) and the foundry design kit for TSMC 0.18 um RF-CMOS technology.