- 文献综述（或调研报告）：
由于调制技术在无线通信中的广泛应用，通过频率产生高频率的低频段信号至关重要，其中电压控制振荡器是关键技术之一。在现如今的应用场合中，设计一种低相位噪声低抖动高频的压控振荡器还是具有一定的挑战性。在实际工程中VCO的设计总要受到宽带调谐的限制，噪声设计受到了极大的制约。但随着锁频环（FLL）技术的发展，则可以在不影响宽带调谐的情况下对噪声进行优化。本综述将会对现有研究中的差分延迟单元构成的VCO进行归纳和说明。
- 研究介绍
随着通信系统对片上系统设计要求的不断提高，对高速低功耗设计提出了更高的要求。压控振荡器在产生精确的载波信号中起着重要的作用[1-3]。然而，低功耗高频压控振荡器的设计对移动设备应用和物联网应用都是一个挑战[4-5]。
压控振荡器（VCO）是指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡器，振荡器的工作状态或参数受到输入电压的控制。压控振荡器（VCO）主要有两种结构：环形（Ring）结构和电感电容（LC）结构。LC结构具有良好的相位噪声性能和低功耗，但芯片面积大，频率调谐范围窄。此外，它的设计非常复杂。与LC相比，环形结构虽然相位噪声性能较差，但其输出频率范围更宽，芯片面积更小，功耗更低，其设计非常简单[6]。
在实际应用中VCO 受合成器宽带调谐的要求，一般无法进行常规稳频处理(如介质稳频DRO)，因此噪声设计受到极大的制约。为解决这一问题，现代频率合成器采用了一种新型 VCO稳频技术，即锁频环(FLL)技术，对VCO噪声进行优化，同时不影响其宽带调谐特性[7]。因此，应用于FLL的VCO设计就具有了一定的研究意义。
2、VCO的基本电路结构研究
从文献[1]的阐述，可知对于一个负反馈系统，需满足巴克豪森振荡准则，电路才能发生振荡。首先是振荡器系统的开环增益需大于等于1，这称为增益准则；其次振荡器系统的开环相位偏移为180°，这称为相位准则。因为振荡器的工作频率等于2倍的延迟单元的级数和每个延迟单元的延迟时间的乘积的倒数，所以为了降低功耗和达到更高的工作频率，需要使用更少的延迟单元级数并降低每级延迟单元的延迟时间。目前主要运用的振荡器有如下几种。
（1）LC振荡器
LC振荡器的电路结构主要有电感和电容组成，故振荡频率也取决于电路中的电容电感。LC结构具有良好的相位噪声性能和低功耗，但芯片面积大，频率调谐范围窄。此外，它的设计非常复杂。与LC相比，环形结构虽然相位噪声性能较差，但其输出频率范围更宽，芯片面积更小，功耗更低，其设计非常简单[2]。
（2）单端环形振荡器
环振荡器的延迟单元可以是单端的，也可以是差分的。单端环振荡器(SERO)是由NMOS和PMOS晶体管组成的一串反相器，延迟单元的数目必须是奇数。单端延迟单元最小振荡级数均为3级，2级以上的偶数级均无法振荡。对于3级(奇数级)反相延迟环振，低频为负反馈，理论上的平衡态为输入等于输出，在此平衡态下因小信号频增益较大，噪声放大后各节点信号幅度不断增大，系统偏离平衡态，信号幅度增大后环路增益下降，当环路增益下降到1时，同时每级单元在特定的高频相移达到60(180/n)度形成环路正反馈，振荡平衡条件与振荡稳定条件同时具备，可形成稳定振荡状态，即奇数级负反馈无法稳定在自身直流下。
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