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JSSC 2006第8期Clocking & PLLsVCO

Phase Noise and Jitter in CMOS Ring Oscillators

分析CMOS环形振荡器中相位噪声和抖动的来源及设计方法。
无具体性能指标
CMOS环形振荡器相位噪声抖动白噪声闪烁噪声
创新点1:提出了一种时域抖动计算方法,用于精确分析CMOS环形振荡器中白噪声对相位噪声和抖动的影响,该方法通过时间域分析而非传统频域分析,显著提高了噪声建模的准确性。
创新点2:首次采用随机VCO调制技术来解释闪烁噪声(flicker noise)对环形振荡器相位噪声的影响,揭示了闪烁噪声主要通过尾电流控制电路产生,为低噪声振荡器设计提供了理论依据。
创新点3:提供了简洁明了的环形振荡器周期抖动和相位噪声表达式,使设计师能够根据规格手动优化环形振荡器设计,并指导在环形振荡器和LC振荡器之间的选择。
创新点4:通过仿真和测量验证了差分环形振荡器中白噪声在差分对中占主导地位,而闪烁噪声的相位噪声主要来源于尾电流控制电路,这一发现为高性能振荡器设计提供了关键指导。
Abstract
te the noise processes in CMOS inverter-based and differential ring oscillators. A time-domain jitter calculation method is used to analyze the ef- fects of white noise, while random VCO modulation most straight- forwardly accounts for flicker ( /49 ) noise. Analysis shows that in differential ring oscillators, white noise in the differential pairs dominates the jitter and phase noise, whereas the phase noise due to flicker noise arises mainly from the tail current control circuit. This is valida