광대역 저잡음 CMOS VCO를 위한 Inductor 설계 Issue (Design Issues of Inductor for Low Phase Noise CMOS VCO with Wide Tuning Range)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보기술학회
· 수록지 정보 : 한국정보기술학회논문지 / 13권 / 9호 / 15 ~ 21페이지
· 저자명 : 류성한

초록

본 논문에서는 광대역 특성을 갖는 저위상잡음 CMOS VCO를 위한 인덕터(Inductor) 구조를 제안한다. 제안된 인덕터는 광대역 특성을 위해 낮은 인덕턴스(Inductance)와 높은 quality factor를 가져, 낮은 위상잡음 특성을 나타낼 수 있도록 설계되었으며, 적용할 통신 표준(Standard)의 주파수 대역과 위상잡음 규격 및 Chip 크기를 고려하여, 평면형 spiral 인덕터와, 3-D bondwire 인덕터 구조로 구현되었다. 제안된 인덕터 성능을 입증하기 위해, 2가지 통신 표준의 CMOS VCO를 설계, 제작 및 측정하였다. RFID VCO는 1.7GHz에서 415MHz의 동작 주파수 범위와, 200kHz offset에 대해 -120.7dBc/Hz의 위상잡음 및 1.8V, 21mA의 전력소모를 나타낸다. WCDMA는 3.7GHz에서 1GHz의 동작 주파수 범위와, 3MHz offset에 대해 -130.1dBc/Hz의 위상잡음 및 1.3V, 7.5mA의 전력소모를 나타낸다. 두 VCO 모두 적용된 통신 표준의 설계규격을 만족하며 RFID VCO는 -184.1, WCDMA는 -181.7의 FOM으로, 제안된 인덕터를 적용한 VCO의 우수한 성능을 나타낸다.

영어초록

An inductor structure for low phase noise CMOS VCO with wide tuning range is proposed in this paper. The proposed inductor is designed to have both low inductance for wide tuning range and high quality factor for low phase noise, and is implemented as a planar spiral inductor and a 3-D bondwire inductor structure considering a frequency bandwidth, a phase noise specification and a chip size. To prove the performance of the proposed inductor structure, two CMOS VCOs are designed, fabricated and measured. RFID VCO shows the tuning range of 415MHz for 1.7GHz carrier, the phase noise of -120.7dBc/Hz at 200KHz offset and the power consumption of 21mA for 1.8V. WCDMA shows the tuning range of 1GHz for 3.7GHz carrier, the phase noise of -130.1dBc/Hz at 3MHz offset and the power consumption of 7.5mA for 1.3V. Two VCOs satisfy each standard specification and a FOM is -184.1 for RFID VCO, -181.7 for WCDMA VCO, which shows good performance of the proposed inductor VCOs.

참고자료

· 없음