This thesis presents newly proposed VCO and QVCO architectures which are a current reused CMOS a differential LC-VCO and a QVCO with coupling capacitor. the new differential LC-VCO replaces one of the NMOSFETs of the conventional differential LC-VCO with a PMOSFET. Basically suggested structure can be superior to conventional NMOS differential LC-VCO on two aspects; power consumption and phase noise. for the verification of the suggested idea, the proposed LC-VCO is implemented in 0.18 $\mum$ CMOS technology with the conventional. for 2GHz application. Measured phase noise results show -103dBc/Hz at 100KHz offset while dissipating 1 mW from 1.25V supply.
QVCO with coupling-capacitor technique is proposed newly. By positioning of coupling transistor below the switching stage, new QVCO eliminates nonlinear effect of the coupling transistor. In addition, coupling-capacitor technique develops lower phase noise as well as lower phase error. To compare performance of conventional QVCOs, three types of QVCO which base on same bias condition and resonator, are implemented on 0.18 $\mum$ CMOS technology for 1.7~1.8GHz application. Measured phase noise of QVCO with noise filtering represents -110dBc/Hz at 100KHz. The QVCO consumes 3.4mA current from a 1.3V supply.
최근 무선통신시스템의 급속한 발달과 함께 다양한 규격과 성능의 무선 송수신 시스템의 출현함에 따라 각 시스템 규격의 단일칩 고주파 무선 송수신기 구현과 성능향상에 대한 계속적인 노력이 요구되고 있다. 또한 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS)의 획기적 기술적 진보와 더불어 아날로그와 디저털회로를 하나의 회로로 구현하려는 시도가 SOC(system in chip) 개념과 함께 증가 하고 있다. CMOS의 사용은 직접화에 용이할 뿐만 아니라 저전력의 특성까지 가지고 있어 다양한 고주파 무선통신송수신기에서의 대안이 되고 있다. CMOS 단일칩 무선송 수신기의 전체적인 성능은 직접화된 전압제어 발진기의 성능에 많이 좌우되는 것이 사실이다. 이에 따라 발진기의 성능 향상에 대한 연구는 국내외적으로 많이 이루어 지고 있다. 특히 전압제어 발진기의 주요한 성능지표중의 하나인 위상잡음 특성은 아직까지 협대역의 통신시스템 규격을 만족하기 위해서 많은 연구가 필요한 실정이다. 본 논문은 CMOS 차동 전압제어 발진기에서 나타날 수 있는 저주파 잡음의 공진부로의 천이를 막음으로써 발진기 위상잡음 특성을 개선시킬 수 있는 새로운 방안을 제시하였다. 그리고 최근에 떠오르고 있는 직접변환방식(Direct conversion)의 무선송수신기는 발진기의 4위상을 요구하고 있다. 4위상 발진기는 일반의 차동 발진기 보다 커플링을 위해서 필요한 트렌지스터의 부가적 잡음원의 증가로 위상잡음 특성이 좋지 않다. 새롭게 제안된 4위상 발진기는 커플링 트렌지스터터와 발진기 내부에서의 잡음원이 공진부로 천이되는 것을 필터를 이용해 차단함으로써 결과적으로 위상잡음 특성이 향상되었다. 제안된 차동 및 위상 발진기의 구현을 위해 CMOS 018um 공정을 이용하였으며 측정결과 차동발진기는 100MHz Offset주파수에서 -103dBc/Hz의 위상잡음을 나타내었으며 또한 전력소모량은 1mW에 지나지 않았다. 그리고 4위상발진기는 100MHz Offset주파수에서 -110dBc/Hz를 나타내었으며 전력소모량은 4.42mW를 나타내었다.
