一种评估VCO相位噪声灵敏度的方法

本发明属于vco(压控振荡器)，具体是一种评估vco晶体管器件对相位噪声灵敏度的方法。

背景技术：

1、vco是许多通信、无线电、雷达、传感和测量系统的关键元件。vco的相位噪声是振荡器在短时间内频率稳定度的度量参数，它来源于振荡器输出信号由噪声引起的相位、频率的变化。频率稳定度分为两个方面：长期稳定度和短期稳定度，其中，短期稳定度在时域内用均方根抖动(rms_jitter)来表示，在频域内用相位噪声(phase noise)来表示。

2、ali hajimiri和lesson均对相位噪声建模进行了一定的研究，其中ali hajimiri的相位噪声理论具备一定的工程指导意义，该理论考虑了振荡器的时变特性，提出了脉冲灵敏度函数(isf)。isf函数的出现一定程度上解释了相位噪声内在机理，但在工程实践中较难直接给出具体优化的调试措施。

3、ali hajimiri的相位噪声理论提出，振荡器中的每一个晶体管产生的噪声电流都会对相位噪声产生影响，目前基于pss+pxf仿真，可以对isf函数的傅里叶分量幅值进行仿真分析。但是仿真过程较为复杂，且仿真结果与工程实践过程中的调试并无直接指导意义，较难指导于相位噪声的优化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种仿真测试方法，该仿真过程简单，该方法的结果可以直接服务于工程实践，直接指导电路优化，进而优化振荡器相位噪声性能。

2、为实现上述目的，本发明一种评估vco相位噪声灵敏度的方法，包括以下步骤，

3、s1，利用仿真软件测量振荡器单元vco模块的本征rms_jitter1；

4、s2，对目标元器件并联电流源器件，并进行pss+pnoise仿真，得到rms_jitter2；

5、s3，对不同位置的目标元器件分别并联电流源器件，得到rms_jitter3、……rms_jittern；

6、s4，将rms_jitter2、rms_jitter3、……rms_jittern分别与rms_jitter1的值进行比较，找到对晶体管影响最大的目标元器件，并对此目标元器件进行优化。

7、作为本发明进一步的方案：所述电流源器件是交流电流源(isin器件)或是电压控制型电流源(vccs)。

8、作为本发明进一步的方案：所述isin器件的频率是振荡器频率。

9、作为本发明进一步的方案：所述目标元器件是pmos管或nmos管。

10、作为本发明进一步的方案：所述振荡器单元包括第一pmos管m1、第二pmos管m2、第一nmos管m3、第二nmos管m4、第三nmos管m5，交叉耦合的第一pmos管m1和第二pmos管m2漏极分别接差分输出vo-和vo+，栅极分别接差分输出vo+和vo-，源极共同接电压源vdd；第一nmos管m3和第二nmos管m4组成差分对管，其栅极分别接差分输入vi+和vi-，其漏极分别接差分输出vo-和vo+，其源极相接并与第三nmos管m5的漏极相连；第三nmos管m5的栅极接电压源vb，源极接地。

11、作为本发明进一步的方案，电流源器件并联在pmos管或nmos管的源极和漏极之间。

12、作为本发明进一步的方案，并联isin器件用于测试单个频率噪声下对目标源器件相位噪声的影响。

13、作为本发明进一步的方案，并联vccs用于测试全频带噪声下对目标源器件相位噪声的影响。

14、与现有技术相比，本发明直接利用仿真软件分别测量振荡器单元本征rms_jitter1和并联电流源器件后产生的rms_jittern，仿真过程简单，通过对比rms_jitter1和rms_jittern的值，得到不同位置噪声电流对相位噪声的映射关系，rms_jitter的恶化程度直接反应了振荡器单元与不同位置目标元器件噪声的关系，进而对噪声敏感的目标元器件进行优化，进一步的可以对噪声敏感的目标元器件进行特别的版图优化；使用该方法可以找到不同vco架构中不同器件噪声对rms_jitter的恶化影响程度，并且可以针对性的进行相位噪声优化。

技术特征：

1.一种评估vco相位噪声灵敏度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种评估vco相位噪声灵敏度的方法，其特征在于，所述电流源器件是交流电流源(isin器件)或是电压控制型电流源(vccs)。

3.根据权利要求2所述的一种评估vco相位噪声灵敏度的方法，其特征在于，所述isin器件的频率是振荡器频率。

4.根据权利要求1所述的一种评估vco相位噪声灵敏度的方法，其特征在于，所述目标元器件是pmos管或nmos管。

5.根据权利要求1所述的一种评估vco相位噪声灵敏度的方法，其特征在于，所述振荡器单元包括第一pmos管m1、第二pmos管m2、第一nmos管m3、第二nmos管m4、第三nmos管m5，交叉耦合的第一pmos管m1和第二pmos管m2漏极分别接差分输出vo-和vo+，栅极分别接差分输出vo+和vo-，源极共同接电压源vdd；第一nmos管m3和第二nmos管m4组成差分对管，其栅极分别接差分输入vi+和vi-，其漏极分别接差分输出vo-和vo+，其源极相接并与第三nmos管m5的漏极相连；第三nmos管m5的栅极接电压源vb，源极接地。

6.根据权利要求5所述的一种评估vco相位噪声灵敏度的方法，其特征在于，电流源器件并联在pmos管或nmos管的源极和漏极之间。

7.根据权利要求2所述的一种评估vco相位噪声灵敏度的方法，其特征在于，并联isin器件用于测试单个频率噪声下对目标源器件相位噪声的影响。

8.根据权利要求2所述的一种评估vco相位噪声灵敏度的方法，其特征在于，并联vccs用于测试全频带噪声下对目标元器件相位噪声的影响。

技术总结
本发明公开了一种评估VCO相位噪声灵敏度的方法，包括以下步骤：S1，利用仿真软件测量振荡器单元VCO模块的本征RMS_Jitter1；S2，对目标元器件并联电流源器件，并进行PSS+Pnoise仿真，得到RMS_Jitter2；S3，对不同位置的目标元器件分别并联电流源器件，得到RMS_Jitter3、……RMS_JitterN；S4，将RMS_Jitter2、RMS_Jitter3、……RMS_JitterN分别与RMS_Jitter1的值进行比较，找到对晶体管影响最大的目标元器件，对此目标元器件进行优化。使用该仿真方法简单，可以找到不同VCO架构中不同器件噪声对RMS_Jitter的恶化影响程度，并且可以针对性的进行相位噪声优化，提供了具体电路的相位噪声优化方向，具备一定的工程价值。

技术研发人员：夏双,张晓春,王晔枫,王弘利,廖红梅,汤中于,林坤杰
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16