基本原理：

1、具有负反馈性质的放大器，而放大倍数------放大器增益≥1.

2、反馈回来的信号相位相反-----负反馈。

3、输入信号与反馈信号相位相反，两者相减得到幅值更大的信号，此信号再次进行放大。

4、输出信号可以表示成一个几何序列。Vx=（（（V0+|H(S)|*V0）*|H(S)|+V0）*|H(S)|+V0）······

5、因此输入信号只需要很小，只需要一个噪声分量就可以产生振荡。

6、在存在温度和工艺变化的情况下，我们一般选择环路增益至少两倍或三倍于所要求的值。

基本结构：

环形振荡器

注意点：需要考虑直流相移（零频率）和频率相移。

1、级联后的电路，在接近零频率时如果出现正反馈，很有可能导致电路锁定而不是振荡，如果低频增益足够小，小于1，可以避免锁定。

2、因此在零频率出现正反馈情况下，增加理想的反相级电路，使得直流相移满足负反馈，从而消除电路锁定问题。

3、在直流相移和频率相移都满足的情况下，考虑满足负反馈条件时的频率，该频率是否也能满足巴克豪森的另一个条件，增益是否大于1，因为随着频率的增加，增益下降，增益幅值为1时如果还不能满足相移180°，则不能振荡。

环形振荡器设计方法：

1、确定环形振荡器的级数。

2、用每一级的传输函数级联得到环路增益。

3、计算出对于180°相移均摊到每一级上需要的频率相移，

4、由频率相移计算出振荡频率与极点频率是关系。

5、计算在容限最小情况下，也就是每一级的最小增益在振荡频率处至少为1的时候的低频增益。

 注意点：环形振荡器可以看成是反相器链，因此振荡周期就是反相器链的延迟周期。在前面我们是通过小信号分析，计算出了振荡频率，这两者的频率是可以不相同的。因为大信号情况下，出现非线性特性，因此在所有反相器处于逻辑阈值释放时，开始的振荡频率为小信号频率，但随着振幅增大，电路变成非线性的，频率降到延迟周期的频率。

 2、差动结构的振荡器不一定是奇数链，因为可以将其中一级的差分接成不反相的。

LC振荡器：

基本结构：LC振荡回路+调谐级电路

基本原理：LC串并联方式构成振荡回路，cmos构成放大器调谐电路。

交叉耦合振荡器：

科尔皮兹振荡器：与交叉耦合振荡器不同的是，不需要级联两级放大器，因为它选择将漏级电压接回源极，从而避免了直接接回栅极出现总相移只有180°的问题；

注意点：

1、将漏电压接回源极需要插入耦合电容以免影响偏置；并且在源极与地之间要增加电容来寻求振荡条件。

2、科尔皮兹振荡器的振荡条件与前面的几类振荡器不同，要求谐振时电压增益未必是1，gmRp和电容大小有关。

验证方法：

1、当振荡器不能振荡，需要运用振荡器当作一个闭环增益无限大的反馈系统。计算闭环增益是否有可能闭环增益达到无穷大。

单端口振荡器：

基本结构：LC并联网络+无穷大电阻，无穷大电阻=并联等效电阻  ||  负电阻（用有源网络实现）

基本原理：只有当并联网络中的总等效阻抗无穷大，电路才不会将电能以热能的形式消耗掉，用有源电路等效输入电阻来等效一个负电阻，采用带正反馈的源跟随器产生负输入阻抗。

正反馈的源极跟随器的正反馈使用共栅放大器来实现。

改进单端口振荡器，将源跟随器的漏电流流回振荡回路，并且把漏电压加到共栅放大器的栅极，构成了交叉耦合振荡器。因此可以将交叉耦合对管看作是振荡回路之外并联的那个负电阻。

 重点：寻找更合适的负电阻结构是振荡器的重点。

压控振荡器：

 增益Kvco是频率与控制电压Vcont的比值，而漏衬电容Cdb跟随漏衬电压的变化而变化，漏衬电压与Vdd有直接关系。因此增益Kvco随着Vdd和Wout变化而变化，因此输出频率Wout和控制电压Vcont的关系是非线性的。这种非线性 使锁相环的稳定性退化，因此调节Kvco的线性度是一种追求。

 控制电压的纹波引起频率噪声，增益越大，频率噪声越大。增益越小，调节范围越小。因此增益的选取是频率噪声和调节范围的折中考虑。

环形振荡器的频率调节：

1、振荡频率与级数和大信号延迟相关，因此改变大信号延迟是关键，大信号的延迟是电容电阻的时间常数，因此通过控制等效负载电阻的大小来改变时间常数，只需要调节作为电阻负载的晶体管（在深三极管区）的栅漏电压可以改变阻值。

2、正反馈引起的延时变化：该调节频率的出发点还是改变等效电阻，本身的有源负载提供正电阻，而前面提到的交叉耦合对管具有负电阻性质，因此将交叉耦合对管和有源电阻并联，从而改变等效电阻。而交叉耦合对管的负电阻大小是反比于对管的跨导，进而通过改变尾电流的大小来控制跨导。

该方法严重缺点：需要增加差动对来保持尾电流，而增加的差动对将消耗额外的电压余度。

 上面体现了电压余度和vco的灵敏度之间的折衷，尾电流之上的差动对管消耗了额外的电压余度，为了尽量使vco的灵敏度尽量小，那么必须使差动对的跨导最小化，而尾电流的大小给定了，那么必须要更大的过驱动电压才能得到足够的尾电流，过驱动电压越大那么消耗的电压余度就越大。

电流折叠：原本尾电流需要用差动对来分配，因此差动对消耗电压余度，采用电流折叠的方法，将尾电流用电流镜的方式来分配到交叉耦合对和放大级差动对。

3、插值法改变延迟：略

LC频率调节

1、振荡频率与电感和电容相关，而改变单片电感的值很困难，因此寻找比较合适的可变电容是一种追求。

可变电容：

1、变容二极管：在CMOS工艺中用pn结来实现变容二极管。

缺点1：n阱材料电阻率高，在二极管反偏时，产生串联电阻，降低电容器品质。

缺点2：n阱与衬底呈现相当大的电容，对振荡回路提供了一定的电容值，从而限制了调节范围。

电路中多余的电容：

1、变容二极管n阱与衬底之间的电容。

2、晶体管对每个节点造成的电容，GD电容，DB电容，2CGD（米勒电容）

3、电感器的寄生电容（相对于衬底）。