参数计算与选取
电感的等效并联电阻 \(R_P\)
可以使用 DC 仿真及计算一个大概的 \(R_S\)，然后通过公式计算出等效并联电阻 \(R_P\)： \[ R_P \approx \frac{Q_L^2}{R_S} \\ \approx \frac{L^2\omega^2}{R_S} \] 根据 DC 仿真，得到 \(R_S= 1.98\Omega\)，设定 \(f=2.4G\)，电感 \(L = 4nH\)，得到 \(R_P = 122\Omega\)。
负阻管 \(g_m\)
\(g_m\) 的选取需要保证满足： \[ R_P>1/g_m \] 为了更容易起振，选择 \(g_m > 2/R_P\)，因此需要 \(g_m > 16mS\)。
电容
LC 振荡器的频率为： \[ f=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} \] 电感 \(L = 4nH\)，\(f=2.4G\)，则电容 \(C\approx 1.1p\)。
假设 \(K_{VCO} = 10MHz/V\)，则可变电容的变化范围： \[ \Delta C = \frac{1}{L(2\pi f_1)^2} -\frac{1}{L(2\pi f_2)^2} \approx \frac{1}{L(2\pi)^2}\frac{2\Delta f}{f^3} \approx 1fF \]
Output Frequency, Output Power, Phase Noise 仿真
仿真过程参考了
SpectreRF Workshop VCO Design Using SpectreRF，该文件位于/tools.lnx86/spectre/examples/SpectreRF_workshop/rfworkshop.tar.Z
电路原理图
电路原理图如上图所示，可变电容部分使用了三个可变电容并联并给不同的偏置的方法，用来提高可变电容的线性度，其结构如下图所示。
开关电容阵列结构还没有做好
pss+pnoise 仿真设置
pss 仿真设置如下图所示：
Beat Frequency: 设置 VCO 的工作频率；
Number of harmonics : 设置为 10；
stop time (stab) : 设置为 120n；
Oscillator : 勾选 Oscillator，分别设置 node+ 和 node- 为 VCO 的正负输出端口；
Sweep : 可以设置变容二极管的控制电压扫描范围；
pnoise 仿真设置如下：
Sweeptype : 设置为 relative；
Output Frequency Sweep Range : 设置为 1K - 10M；
Noise Type : 选择 time average - ALL
仿真结果查看
瞬态输出
选择 Results — Direct Plot — Main Form — tstab
输出功率
选择 Different Nets (specify R) 并设置好负载，输出选择 dBm。
Phase Noise
AM noise / PM noise
频率随 Vctrl 变化及 KVCO
KVCO 使用 deriv 函数计算得到。
电路优化
- 调节电流，让振荡器工作在电压受限区和电流受限区之间；
- 相位噪声优化；