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JSSC 2008第12期Power Management0.13μmTDCClock Generation

A Low-Noise Wide-BW 36-GHz Digital 16 Fractional-N Frequency Synthesizer With a

一款低噪声宽带3.6GHz数字分数-N频率合成器,采用门控环形振荡器时间数字转换器实现高分辨率
0.13μm CMOS, 39mW功耗, 300fs积分相位噪声
频率合成器低噪声数字分数-N时间数字转换器CMOS
创新点1:门控环形振荡器时间数字转换器(TDC)采用6皮秒原始分辨率,结合一阶噪声整形技术,显著降低了量化噪声,实现了300飞秒以下的积分相位噪声(1 kHz至40 MHz)。这是电路创新。
创新点2:数字量化噪声消除技术通过数字信号处理有效抑制了TDC引入的量化噪声,提升了频率合成器的整体相位噪声性能,达到-108 dBc/Hz @ 400 kHz和-150 dBc/Hz @ 20 MHz。这是方法创新。
创新点3:异步分频器设计避免了分频值延迟变化,提高了输出频率的稳定性和精度,增强了系统的可靠性。这是电路创新。
创新点4:采用10位50 MHz被动式数模转换器(DAC)实现振荡器的数字控制,简化了模拟电路设计,同时降低了功耗和面积。这是系统创新。
Abstract
A 3.6-GHz digital fractional-N frequency synthesizer achieving low noise and 500-kHz bandwidth is presented. This architecture uses a gated-ring-oscillator time-to-digital converter (TDC) with 6-ps raw resolution and first-order shaping of its quantization noise along with digital quantization noise cancella- tion to achieve integrated phase noise of less than 300 fs (1 kHz to 40 MHz). The synthesizer includes two 10-bit 50-MHz passive digital-to-analog converters for digital control of the oscil