压控振荡器(voltage Controlled Oscillator，简称VCO)是锁相环(PLL)的核心组成模块，在许多无线、有线接收系统中具有重要的作用。近年来，随着通信事业的飞速发展，人们对射频接收前端提出了越来越高的要求，而VCO则是接收机设计中极具挑战性的部分，低噪声VCO的设计是实现高性能射频通信系统的关键。 本课题的主要目标就是基于CMOS工艺实现一个能够满足数字电视前端调谐芯片应用要求的VCO。该芯片需要将接收到的电视信号(48MHz~860MHz)变频到固定的中频(36/44MHz)，并实现选频的功能。应用背景决定本课题设计的VCO必须具有宽带和低相位噪声的特点。 论文首先总结了VCO目前的研究现状，并根据应用背景提出了本课题的设计指标。然后本文对VCO的设计理论进行了详细的分析，包括振荡器工作原理、VCO性能指标、常用结构以及Leeson和Hajimiri相位噪声模型等，并在此基础上研究了VCO相位噪声优化技术。 论文的主要工作是设计并实现了应用于数字电视调谐芯片的宽带低噪声VCO。首先，本方案采用多VCO切换的方式来实现宽调谐范围。将频带划分为低波段、中波段和高波段，每个波段由一个VCO覆盖，同一时刻只有一个VCO处于工作状态。为了保证波段切换的可靠性，本文提出了一种可调节型电荷泵式自动幅度控制(AAC)电路的设计。AAC电路可以使VCO起振时的尾电流远大于正常工作电流，从而确保VCO在切换时能够快速起振，且正常工作时又不会消耗太多的功耗。当VCO 稳定工作时，AAC环路断开，因此环路中的模块不会对相位噪声产生影响，这一特性明显优于传统模拟AAC电路。而可调节式的设计可以使VCO在各个频点都处在最佳工作点附近。单波段VCO的设计采用了互补交叉耦合型结构。为获得低相位噪声，该电路的各个部分都经过了精心的设计，如交叉耦合管尺寸的选取、尾电流源的设计、片外谐振网络的结构设计和参数选取等。 在电路设计完成后，用Cadence Virtuoso 软件实现了电路的版图设计。本课题的实现基于特许半导体(chartered)0.25μm CMOS工艺库，整个调谐芯片在Chartered进行了流片验证。测试结果表明该VCO的调谐范围能够覆盖80～900MHz，全波段相位噪声均低于-82dBc/Hz@10kHz，带有该VCO的调谐芯片已经能够成功接收数字电视。