Title of article :
A Temperature Compensation Voltage Controlled Oscillator Using a Complementary to Absolute Temperature Voltage Reference
Author/Authors :
Katebi, M Integrated Circuits Laboratory - Electrical Engineering department - University of Zanjan, Zanjan, Iran , Nasri, A Integrated Circuits Laboratory - Electrical Engineering department - University of Zanjan, Zanjan, Iran , Toofan, S Integrated Circuits Laboratory - Electrical Engineering department - University of Zanjan, Zanjan, Iran , Zolfkhani, H Integrated Circuits Laboratory - Electrical Engineering department - University of Zanjan, Zanjan, Iran
Pages :
619
From page :
101
To page :
719
Abstract :
This paper presents a temperature compensation voltage controlled oscillator (VCO) based on Cross-Coupled pair and Colpitts structures which is suitable for military fields. Also, two inductors have been used for increasing the negative conductance. By using this method, start-up condition has been improved. Two varactors and a simple capacitor bank are applied for covering a wide tunning range. The VCO has been designed and simulated in TSMC 0.18 μm CMOS technology.To compensate the frequency drift over a temperature range, MOS varactors are used and biased with a complementary to absolute temperature (CTAT) voltage reference. This CTAT voltage reference has been applied to two varactors and decreased the frequncy drift over temperature range. By using this technique, the proposed VCO can achieve a very stable frequency of 11.5 PPM/°C at 24.35 GHz over a temperature range of -40~120 °C. Simulation results also show the VCO covers the frequency range of 23.75~24.8 GHz. The simulated phase noise of center frequency is -102.6 dBc/Hz at 1 MHz offset frequency. The VCO consumes 10.4 mW DC power under 1.8 V supply voltage. The figure of merit of the VCO is -179.8 after compensating.
Farsi abstract :
در اين مقاله يك نوسان ساز كنترل شونده با ولتاژ همراه با جبرانسازي حرارتي بر پايه نوسان سازهاي كولپيتس و زوج ضربدري ارائه مي شود. با استفاده از اين ساختارها، مي توان به نويز فاز بهتر و توان مصرفي كمتر دست پيدا كرد. اين مدار در فناوري 18 / 0 سي ماس طراحي و شبيه سازي شده است. براي جبران سازي حرارتي از يك جفت خازن متغير، كه به وسيله يك منبع ولتاژ CTAT تغذيه مي شوند، استفاده شده است. اين منبع به دو خازن وركتور اعمال مي شود و باعث پايدار شدن فركانس در گستره دمايي بالايي مي شود. شبيه سازي نشان مي دهد كه با استفاده از اين روش در گستره دمايي 40 الي - 120 درجه سلسيوس، ضريب تغييرات 5 / 11 قسمت در ميليون بر درجه سلسيوس ( PPM/C ) در فركانس مركزي 35 / 24 گيگاهرتز به دست مي آيد. با توجه به نتايج گستره فركانسي پوشش داده شده توسط اين نوسان ساز كنترل شونده با ولتاژ از 75 / 23 گيگاهرتز الي 8 / 24 گيگاهرتز مي باشد. همچنين توان مصرفي و نويز فاز در فركانس مركزي و در آفست 1 مگاهرتز، 4 / 10 ميليوات و dBc/Hz 6 / 102 مي باشند. مدار طراحي شده داري ضريب شايستگي - dBc/Hz 8 / 179 مي باشد.
Keywords :
Voltage Controlled Oscillator , Temperature Compensation , Cross-coupled Pair , Colpitts , Complementary to Absolute Temperature
Serial Year :
2019
Record number :
2496398
Link To Document :
بازگشت