A 3.8 GHz CMOS LC-VCO for DECT Applications

kevinwjs

1 Introduction 1
1.1 Advances in Communication Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Generic introduction to DECT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Implementation of DECT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4 CMOS Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 Receiver Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.6 Transmitter Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7 Open-loop modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.8 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2 Project Scope 25
2.1 Project Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2 Target Transceiver Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3 Design Goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3 Oscillator design methods 33
3.1 Oscillation Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2 Differential VCO topologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3 Ring-oscillators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.4 Phase Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.5 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4 On-chip inductor 45
4.1 Planer Spiral Inductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.2 Inductor Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.3 Inductor Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.4 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5 Varactor 57
5.1 Varactor Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.2 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6 LC-tank design 61
6.1 LC-tank Inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6.2 LC-tank Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6.3 Design of VCO Tuning Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
6.4 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
7 VCO design 65
7.1 VCO Design Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
7.2 Design of gm-stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
7.3 Design of Bias Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
vi AK
TABLE OF CONTENTS
7.4 Coarse Tuning Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
7.5 Fine Tuning Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
7.6 Design of VCO buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
7.7 VCO Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
7.8 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
8 Temperature Analysis of the VCO 93
8.1 Temperature Influence on the VCO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
8.2 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
9 Temperature Compensation 101
9.1 Initial Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
9.2 Proposed Temperature Compensation Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
9.3 Microcontroller Based Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
9.4 Chapter Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
10 Conclusion 113
10.1 Project Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

kevinwjs

Sorry,wrong post location..

不死的心

thank you very much!

ywyauw

謝啦~