JSSC 2010第8期Clocking & PLLs130nmVCO

Triple-Push Operation for Combined OscillationDivison Functionality in Millimete

提出N-push操作结合VCO和分频器功能，实现毫米波频率范围更宽调谐。

130nm CMOS, 1.4V, 55GHz-65GHz调谐范围, 63.2GHz-72.4GHz调谐范围

N-push操作VCO/分频器毫米波三重推振荡器调谐范围

▸创新点1：提出N-push操作实现VCO与分频器功能集成（系统创新），通过理论分析证明其在毫米波频段（57GHz-64GHz）可提供比传统注入锁定分频器更宽的调谐范围（55GHz-72.4GHz），突破传统PLL架构限制

▸创新点2：基于注入锁定理论建立三重推振荡器多模式分析框架（方法创新），首次系统研究其振荡模式稳定性及失配对性能的影响，为毫米波振荡器设计提供关键理论支撑

▸创新点3：开发第三谐波功率优化设计准则（电路创新），在1.4V供电下实现-114dBc/Hz@10MHz相位噪声，通过206pH/140pH电感配置分别获得55GHz-65GHz和63.2GHz-72.4GHz调谐范围

▸创新点4：采用130nm CMOS工艺实现多版本验证（工艺创新），在72.4GHz载波处达到-115.3dBc/Hz@10MHz相位噪声，证明该架构在先进工艺节点的可扩展性

Abstract

This paper proposes the use of N-push operation for combining the functions of the VCO and divider in the mm-wave frequency range. If employed in a PLL, the combined VCO/divider (C-VCO/D) would potentially provide wider tuning range than tra- ditional mm-wave PLLs employing injection locked frequency di- viders, thus exploiting the full range available in the 60 GHz band (57 GHz–64 GHz). The behavior of triple push oscillators based on injection locking theory is analyzed to study their various