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Analysis and solutions for phase noise degradation by the AM-FM conversion in CMOS LC-VCO
서명 / 저자 Analysis and solutions for phase noise degradation by the AM-FM conversion in CMOS LC-VCO / So-Bong Shin.
저자명 Shin, So-Bong ; 신소봉
발행사항 [대전 : 한국정보통신대학교, 2009].
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DM0001209

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문지도서관2층 학위논문

ICU/DS09-05 2009

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The AM-FM conversion mechanism caused by the nonlinear behaviors of the varactor and switching transistor capacitances, respectively, with respect to the output voltage swing is analyzed. The varactor effect is analyzed and explained, based on the Fourier series analysis, by deriving the effective capacitance variations as a function of output voltage amplitude and normalized varactor bias. The principle of switching transistor effect is explained understanding the change of effective capacitances caused by the transistor mode transition. Circuit techniques that can resolve the varactor and switching transistor capacitance effects, respectively, are introduced and the effectiveness of each technique are tested based on simulations. An AM-FM conversion free VCO topology is proposed and fabricated in 0.18$\mum$ CMOS technology for 1.9GHz operation and verifying measurement results are reported.

본 연구는 LC-VCO에 존재하는 바렉터와 스위칭 트랜지스터에 의한 진폭-주파수 변조 변환(AM-FM conversion) 현상에 대한 완전한 해석에 주목하였다. 또한 이에 근거하여 회로 기술을 통한 해결책과, 구현, 그리고 제작 및 측정을 통한 검증을 제시하였다. 바렉터에 의한 진폭-주파수 변조 변환 현상은 푸리에 급수를 이용하여 분석하였으며, 이는 바렉터에 존재하는, 출력 신호 스윙의 크기 및 바렉터 바이어스 값에 의존적인, 유효 커패시턴스 값을 유도 함으로서 도출되었다. 스위칭 트랜지스터에 의한 효과는, 차동 출력 신호에 따라 변환하는, 스위칭 트랜지스터의 동작 모드를 이해함으로써 그 원리를 해석할 수 있었으며, 또한 마찬가지로 푸리에 급수를 이용하여 출력 신호 스윙의 크기에 의존적인 특성을 유도 하였다. 각각의 바렉터 및 스위칭 트랜지스터로부터 발생한 진폭-주파수 변조 변환 문제에 대응하는, 트랜스포머를 기반으로 하는 공진 회로 와 새롭게 제시된 네거티브 트랜스컨덕턴스 구조가 소개되었으며 그 효과는 시뮬레이션을 통하여 증명하였다. 이를 통하여 진폭-주파수 변조 변환으로부터 자유로운 1.9GHz 주파수에서 동작하는 LC-VCO를 설계 제작하였으며, 측정 결과, 바렉터 제어 전압을 0에서 1.5V까지 0.1V 간격으로 인가한 경우, 위상 잡음 특성의 변화가 1dB 미만에 머물렀으며, 0.9mA의 전류를 1.5V 전원 전압 조건에서 소모할 경우, 1MHz 오프셋 주파수에서 -124dBc/Hz의 위상 잡음 특성을 확인하였다.

서지기타정보

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청구기호 {ICU/DS09-05 2009
형태사항 viii, 78 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 신소봉
지도교수의 영문표기 : Sang-Gug Lee
지도교수의 한글표기 : 이상국
학위논문 학위논문(박사) - 한국정보통신대학교 : 공학부,
서지주기 References : p. 73
주제 VCO
AM-FM conversion
Phase noise
CMOS
RFIC
전압제어발진기
AM-FM 변환
위상잡음
RF 집적회로
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