赵 阳，袁圣越，赵 辰，田 彤

（1.中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海201801；2.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院，北京100049）

近年来，物联网技术掀起一场信息技术革命，低功耗也越来越成为物联网广泛应用的瓶颈，而物联网射频系统中VCO消耗了大量能量，因此低功耗VCO成为研究的关键。低功耗VCO一直是学术界研究的热点。在无数学者努力下，VCO的研究成果不断涌现[1-3]，相比于传统LC交叉耦合VCO，C类VCO具有更好的噪声性能，更易于实现低功耗[4]。

论文提出一种新型C类PMOS压控振荡器，其动态偏置环路解决了C类VCO的起振和稳态保持问题。动态偏置环路在VCO起振后自动关闭，将VCO的偏置电压保持在固定值；文献[5]表明在电流限制范围，LC谐振回路等效并联电阻越大，VCO输出摆幅越大，噪声性能越好，故高阻值LC谐振回路的设计尤为重要。

通过后仿真验证，文中所设计高阻值LC谐振回路和动态偏置环路有效降低VCO功耗，在0.6 V供电下功耗低至0.5 mW。

1 电路结构设计与分析

1.1 C类VCO分析

C类VCO结构不同于传统交叉耦合结构，其MOS管栅极增加了两个额外电容用来隔离电源或地的电压，通过额外偏置电压给MOS管栅极提供偏压。当工作在C类状态时，VCO的电流和电压重叠范围更小[6]，并且其电流效率相对AB类更高[7]，因此功耗更低。另一方面由负阻理论分析可知，为了使VCO起振，交叉耦合MOS管产生的负阻必须小于等于LC谐振回路等效并联电阻2Rp。在实际设计过程中，为确保VCO起振并考虑到设计余量，一般会将设计余量因子取为2.5～3[8]。……