Entwicklung eines integrierten 1,736 GHz LC- VCO für einen 0,35 µ CMOS Prozess

Inhaltsverzeichnis

• Danksagungen
• Inhaltsverzeichnis
• Abbildungsverzeichnis
• Kurzfassung
• Abstract
• 1 Einleitung
• 2 LC-VCO
• 2.1 Oszillator - Allgemein
• 2.2 Grundstrukturen von LC- Oszillatoren
• 2.3 VCO-Tuning
• 2.3.1 Allgemein
• 2.3.2 Varaktor Diode
• 2.3.3 MOS-Varaktoren
• 2.3.4 Geschaltene Tuningbereiche
• 2.4 Phasenrauschen
• 2.4.1 Allgemeines
• 2.4.2 Auswirkungen des Phasenrauschen auf die HF-Kommunikation
• 2.4.3 Güte Q eines Oszillators
• 2.4.4 Entstehung des Phasenrauschens
• 3 Integrierte Spulen
• 3.1 Einleitung
• 3.2 Anforderungen an eine hochqualitative Spule
• 3.3 Spulenverluste bei einem CMOS Prozess
• 3.3.1 Intrinsische ohmsche Verluste

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines integrierten 1,736 GHz LC-VCO für einen 0,35 µm CMOS Prozess. Die Arbeit untersucht die Design-Herausforderungen und technischen Aspekte der Entwicklung eines solchen Oszillators im Hinblick auf die Anforderungen an die HF-Kommunikation.

• Die Optimierung der Oszillator-Charakteristika, wie z.B. Frequenzstabilität, Phasenrauschen und Leistungsaufnahme.
• Die Integration von Spulen in den CMOS Prozess und die Minimierung von Spulenverlusten.
• Die Verwendung von Varaktoren zur Frequenzsteuerung und die Analyse der Auswirkungen auf das Phasenrauschen.
• Die Anwendung des entwickelten VCO in HF-Kommunikations-Systemen.
• Die Untersuchung der Auswirkungen von Prozessvariation und Temperatur auf die VCO-Performance.

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1: Einleitung: Diese Einleitung führt den Leser in das Thema der Diplomarbeit ein und gibt einen Überblick über den Hintergrund und die Motivation der Arbeit. Die Bedeutung von LC-VCOs in der HF-Kommunikation wird hervorgehoben und die Zielsetzung der Arbeit wird definiert.
• Kapitel 2: LC-VCO: Dieses Kapitel beschreibt die Funktionsweise von LC-Oszillatoren im Allgemeinen und untersucht verschiedene Grundstrukturen, die bei der Implementierung eines LC-VCO verwendet werden. Die verschiedenen Techniken zur Frequenzsteuerung eines LC-VCOs werden vorgestellt, mit besonderem Fokus auf Varaktoren und MOS-Varaktoren. Des Weiteren wird das Thema Phasenrauschen behandelt, einschließlich seiner Entstehung, seinen Auswirkungen auf die HF-Kommunikation und die Faktoren, die die Güte des Oszillators beeinflussen.
• Kapitel 3: Integrierte Spulen: Dieses Kapitel befasst sich mit der Konstruktion und Optimierung von integrierten Spulen in CMOS-Prozessen. Die Anforderungen an hochqualitative Spulen werden definiert und die verschiedenen Quellen von Spulenverlusten werden analysiert. Besonders wird auf die Minimierung der intrinsischen ohmschen Verluste eingegangen.

Schlüsselwörter

Die Arbeit fokussiert sich auf die folgenden Schlüsselwörter: LC-VCO, HF-Kommunikation, CMOS-Prozess, Phasenrauschen, Varaktor, Spulen, Integrierte Schaltungen, Designoptimierung, Prozessvariation, Temperaturstabilität.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein LC-VCO und wofür wird er verwendet?

Ein LC-VCO ist ein spannungsgesteuerter Oszillator mit einem LC-Schwingkreis, der in Phase Locked Loops (PLL) von Hochfrequenz-Transceivern zur Frequenzerzeugung dient.

Was sind die größten Herausforderungen bei integrierten Spulen?

Integrierte Spulen in CMOS-Prozessen leiden unter ohmschen Verlusten und Substratverlusten, was die Güte des Oszillators und das Phasenrauschen negativ beeinflusst.

Was versteht man unter Phasenrauschen bei einem Oszillator?

Phasenrauschen bezeichnet kurzzeitige Schwankungen in der Phase eines Signals, die die Qualität der drahtlosen Kommunikation erheblich verschlechtern können.

Wie funktioniert das Tuning bei einem CMOS-VCO?

Das Tuning erfolgt meist über Varaktoren (variable Kapazitäten), wie z.B. Varaktor-Dioden oder MOS-Varaktoren, die die Schwingfrequenz über eine Steuerspannung ändern.

Welcher CMOS-Prozess wurde in dieser Diplomarbeit verwendet?

Der Oszillator wurde für einen 0,35 µm CMOS-Prozess entwickelt und auf eine Frequenz von 1,736 GHz optimiert.