PROJETO E MODELAGEM DE UM OSCILADOR CONTROLADO POR TENSÃO – VCO, 2,4 GHz, 1,2 V, TOPOLOGIA TANQUE LC COM PAR CRUZADO DIFERENCIAL.Bolsista: Polyana Camargo de LacerdaIC - VoluntáriaOrientador: Oscar Gouveia da Costa Filho

Introdução / Objetivos: O oscilador controlado por tensão - VCO, topologia tanque LC com par cruzado diferencial de transistores, de tecnologia CMOS é um circuito utilizado em sistemas de comunicação via rádio frequência - RF. Para uma boa operação os parâmetros mais relevantes são: o ruído de fase, a baixa potência de consumo e uma larga faixa de operação [1]. O VCO de topologia tanque LC tanque e par cruzado diferencial de transistores, foi projetado para 2,4 GHz, 1,2 V, na tecnologia RFCMOS IBM 130 nm.

Método: O projeto foi desenvolvido no software Cadence, com montagem de esquemáticos dos circuitos tanque LC, VCO e de polarização e com simulações AC, DC, PSS e Pnoise para obter os parâmetros de operação do VCO. Com o auxílio do software Excel foram feitos os cálculos das propriedades do circuito tanque LC e da figura de mérito - FOM do VCO. Referências:[1] M.Tiebout. Low Power VCO design in CMOS, 2010.[2] Jie Long, Jo Yi Foo and Robert J. Weber. A 2.4GHz Low–Power Low-Phase-Noise CMOS LC VCO, 2004. [3] S.-L. Jang, Y.-H. Chuang, C.-C. Chen, S.-H. Lee and J.-F.Lee. A CMOS Dual-Band Voltage Controlled Oscillator, 2006.[4] Xuejin Wang' and Bertan Bakkaloglu2. A 2.4-GHz LC-Tank VCO with Minimum Supply Pushing Regulation Technique , 2007.[5] Wenhao Van, Chan Hyeong Park. Filtering Technique to Lower Phase Noise for 2.4GHz CMOS VCO, 2008. [6] LI Xian, LI Wenyuan†, WANG Zhigong . A Wide Tuning Range LC-VCO Using Switched Capacitor Array Technique, 2010.

Conclusões: O VCO projetado apresenta uma faixa de operação em torno de 70 MHz. Em relação aos trabalhos aqui referenciados constata-se que o ruído de fase possui valores similares, o consumo de potência é maior do que em alguns trabalhos apesar do projeto ser em uma tecnologia mais recente e a FOM obtida também é próxima a dos casos citados.

Resultados / Discussão:Work

Faixa (GHz) 

Vdd (V)   I (mA)Pot.

(mW) 

1 [2] 2,34 a 2,75

1,20  1,50 1,80

2 [3] 2,15 a 2,75

 1,80  3,88  6,98

3 [4]  -  1,65  2,20 3,63

4 [5] 2,29 a 2,59

 1,80  3,00  5,40

5 [6]1,70 a 2,94 

 1,80 8,40  15,12

This work

2,36 a 2,43 

 1,20  3,00  3,60

Work PN@100k FOM  PN@3M

HzFOM

1 [2] -100,20 315,40 -131,40 -187,70

2 [3] - - - 194,60

3 [4] -95,00 - - -

4 [5] -103,10 313,60 -138,00 -188,70

5 [6] - - - 179,60

This work

-101,83 -183,87 -134,60 -187,10

Obs: Em todos os trabalhos citados fc = 2,4 GHz e a tecnologia é CMOS 180 nm. A potência de saída do circuito projetado é de 16,39 dBm.