Phase Noise Analysis in CMOS LC Qudrature VCO

Phase  Noise  Analysis  in  CMOS  LC  Qudrature  VCOver  the  years,  several  phase  noise  analyses  have  been  developed  using  the  linear  time-invariant  or  thetime-variant  models  [1]-[5],  all  these  studies  of  phase  noise  are  based  on  a  single  LC  oscillator.  However,  in  quadrature  LC  oscillators,  in  addition  to  the  phase  noise  of  single  LC  oscillator,  some  extra  phase  noise  which  caused  by  the  coupling  transistor  is  introduced.  Because  in  QVCO,  two  symmetric  LC-tank  oscillators  are  combined  together  by  the  coupling  transistors  to  force  two  oscillators  to  oscillate  in  quadrature  [6],  in  certaindurations  within  one  period,  the  coupling  and  switching  transistors  are  all  on  and  thus  contribute  to  the  phase  noise.  So  compared  with  the  single  oscillator,  the  phase  noise  of  quadrature  oscillator  is  expected  worse.In  this  paper,  we  focus  on  phase  noise  analysis  caused  by  the  coupling  transistors.  One  simple  model  is  introduced  to  analyze  the  processes  that  convert  thermal  noise  of  the  coupling  transistors  into  phase  noise  of  QVCO.  The  relationship  between  phase  noise  and  the  ratio  of  the  width  of  coupling  transistor  to  the  width  of  switching  transistor  is  identified,  and  a  simple  quantitative  expression  accurately  specifies  thermally  induced  phase  noise  in  QVCO.