Design of Integrated Circuits for Optical Communications, 2nd Edition

本章节深入探讨了用于光通信的集成电路设计中的振荡器基础，特别关注了LC振荡器。尽管LC振荡器的调谐范围有限，但它们在高频应用中仍因其高输出摆幅、高频率下的低相位噪声、以及相比环形振荡器更低的电源电压要求而受到青睐。本章首先回顾了单片集成电感和变容二极管的基础知识，然后研究了适用于BiCMOS和CMOS技术的差分LC VCO的设计，并分析了多相位和分布式振荡器。

在详细讨论了单片电感的设计之后，文本指出了电感的质量（Q值）和最小化寄生电容的重要性。单片电感通常采用螺旋结构实现，这种结构在单位面积上可以提供较大的电感值。文中给出了一个基于物理的电感计算公式，并讨论了影响电感值的关键参数，包括螺旋的圈数和每圈的直径。此外，还提到了线宽和间距对电感的影响，因为它们决定了在给定面积内可以容纳的圈数和直径。

在变容二极管方面，讨论了它们在CMOS技术中的实现方式，包括pn结变容二极管和MOS变容二极管。这些变容二极管的电压依赖性对于LC振荡器的调谐能力至关重要。然而，由于CMOS技术的限制，LC振荡器的调谐范围可能受到限制，这导致了对低噪声CMOS LC振荡器设计的持续研究。

最后，文本还提到了LC振荡器的数学模型，这对于理解和设计与相位锁定环（PLL）相结合的VCOs至关重要。通过这些数学模型，可以分析VCO的输出信号如何随时间变化，以及控制电压如何影响振荡频率。这对于设计高性能的光通信系统具有重要意义。