طراحي يك اسيلاتور موج ميليمتري كم نويز CMOS با استفاده از ترانسفورماتور و خطي سازي مدار

Design of a Low Noise Transformer Feedback Millimeter-Wave CMOS Oscillator with Linearization of Circuit

در اين مقاله بر حسب اندازه ترانزيستورها و بهره­ي بازخورد اسيلاتور، نقطه­ هايي را پيدا مي­كنيم كه بهره هسته فعال اسيلاتور در آنها بيشينه باشد. براي پياده سازي بهره هسته فعال از يك ترانسفورماتور استفاده كرده­ايم. اين ترانسفورماتور را به شكلي در مدار قرار مي­دهيم كه هم­زمان هم بهره لازم براي بازخورد نوسان ساز تامين گردد و هم قسمتي از خازن­هاي پارازيتي حذف شوند. به اين نحو در اسيلاتور كاركرد، بازه تنظيم و نويز فاز به ترتيب%70 و 5dB بهبود پيدا خواهد كرد. ومشخص خواهد شد كه در حالت عمومي با خطي سازي اسيلاتور در موج ميلي­متري مي­توانيم حتي كاهش بيشتري در نويز فاز داشته باشيم و براساس اين موضوع اسيلاتور را تا جاي ممكن خطي مي­كنيم. شبيه سازي ها براي اسيلاتور طراحي شده درفنّاوري CMOS - 0/18 ?m بعد از بدست آوردن پارامترهاي پارازيتي Layout نشان مي­دهند كه اين اسيلاتور داراي نويزفاز -89dB/Hz در آفست 1MHz و پهناي باند قابل تنظيم 1/9GHzدر اطراف بسامد57 GHz و توان خروج - 10/5 dBmمي­باشد.

In this paper, according to the size of the transistors and the feedback gain of the oscillator, a design point in which the gain of the active core of the oscillator is maximum, is derived. In order to realize the feedback gain, we utilize a transformer. This transformer is employed in such a way that it could be able to provide the feedback gain for the oscillator and also eliminate the large portion of parasitic capacitance, simultaneously. By using this technique, the phase noise at 1MHz offset and the tuning range in comparison with the general transformer oscillator is improved by 5dB and 70% respectively. Furthermore, we show that with linearization of the oscillator in millimeter-wave frequencies, phase noise of the oscillator can also be reduced even more. Regarding this criteria we linearize the oscillator as much as possible. Post-simulation results show that the circuit designed in 0.18-?m CMOS technology, consumes 43mW while showing -89dBc/Hz phase noise at 1MHz offset with 1.9GHz tuning range around 57GHz.