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压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator, VCO)是一种通过控制电压改变输出信号频率的振荡器,被广泛地应用于高速串行数据通信、时钟源、数据收发等相关领域。压控振荡器最大的优点是能提供稳定、精确的信号源,而调谐范围和相位噪声性能决定了振荡器能否得到高性能的性能指标。随着4G网络的快速发展,高频、宽带的VCO在无线通信设备的地位变的越来越重要。在传统的CMOS工艺下,设计者常常会选用经典的LC电路结构来设计振荡器,这样不仅会增加工艺的压力,而且还会极大的影响芯片的集成度,从而增加设计成本。所以,在传统CMOS工艺的前提下研究高频、宽带的环形VCO显得意义重大。本文开始从三个方面介绍了VCO。分别是VCO的研究背景、意义和发展现状；然后又从振荡器的工作原理、常用分类、以及相位噪声的理论基础和典型模型出发,进一步阐述了振荡器的内部结构。振荡器的工作原理本文详细阐述了负反馈理论,并从起振,平衡,稳定三个方面解释了振荡器正常工作所要满足的条件。振荡器的常用分类包括晶体振荡器、阻容振荡器、LC振荡器等。振荡器的相位理论基础指出对于一个理想的振荡器,在受外界噪声干扰时,正弦信号的振幅和相位都会受到微小的影响。相位噪声的典型模型主要分为非时变模型和时变模型；其次研究了VCO的数学模型、压控振荡器的主要性能指标以及实现宽范围调谐的三种方法。压控振荡器的主要性能指标包括：中心频率、电源电压、调节范围、调节线性度等。实现宽带调谐的三种方法包括电容切换方式、变电感方式和多个窄带VCO切换方式；最后详细阐述了本设计的系统框图、比较器中运放的设计方法、开关电路的实现方式以及延时单元的设计理念,并在Cadence平台下对部分核心子电路及整体电路进行仿真验证。本文所设计的宽带环形VCO采用的是SMIC0.18um CMOS工艺,最终设计出的VCO输出的频率调谐范围为1.468GHz～10.13GHz;当频率在5GHz时,在10KHz频偏处的相位噪声为-23.55dBc/Hz,在100KHz频偏处的相位噪声为-51.91dBc/Hz,在1MHz频偏处的相位噪声为-80.27dBc/Hz。