采用 \(g_{m}/I_{D}\) 方法设计了一种超宽带85.79 GHz 32纳米碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）电流受限型环形电压控制振荡器（VCO），其杂散信号功率特性（FoM）达到?220.07 dBc/Hz

《Scientific Reports》：Design of an ultra-wideband 85.79 GHz 32 nm CNTFET current-starved ring VCO with ?220.07 dBc/Hz FoM using the \(g_{m}/I_{D}\) approach

　　

摘要

本文介绍了一种采用碳纳米管场效应晶体管（CNT-FETs）设计的高性能贫电流环式电压控制振荡器（CSVCO）。该振荡器采用了分布式可变电容方案来调节各个振荡阶段的调谐电压，从而显著提升了振荡频率和调谐范围，同时保持了功率效率并获得了优异的性能指标（FoM）。该设计方法基于跨导与电流效率比（\(g_{m}/I_{D}\)）的概念，提供了一个与技术无关的简化尺寸设计与偏置控制的框架，提高了功率效率，并有助于清晰了解器件的工作区域。该设计使用32纳米CNTFET技术节点在Cadence Virtuoso环境中进行了仿真。所提出的基于CNT-FET的贫电流环式VCO（CN-CSVCO）实现了85.79 GHz的振荡频率、197.72%的调谐范围，在控制电压为0.4972 V时仅消耗9.41 μW的功率。此外，该振荡器的相位噪声为-101.145 dBc/Hz，性能指标（FoM）为-220.07 dBc/Hz。这些结果表明，基于CNT-FET的VCO能够实现高频和高效率，使其成为下一代毫米波通信系统的理想选择。