專利名稱：一種壓控振蕩器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓控振蕩器，具體地說，是涉及一種具有兩路供電調節(jié) 電路的壓控振蕩器。
背景技術：
頻率產生源是大多數電子系統(tǒng)必不可少的組成部分，更是無線通信系統(tǒng) 和時鐘產生電路的核心。壓控振蕩器是一種振蕩頻率隨外加控制電壓變化而 變化的振蕩器，是頻率產生源的關鍵部件。在許多現代通信系統(tǒng)中，壓控振 蕩器是頻率可調信號源，用以實現鎖相環(huán)和其他頻率合成源電路的快速頻率 調諧。電子裝置和電子系統(tǒng)的發(fā)展不斷推動著壓控振蕩器技術的更新與進 步，從現代和將來的無線系統(tǒng)，特別是無線移動通信系統(tǒng)來看，兼?zhèn)涞凸?特性與寬調頻范圍的壓控振蕩器是當前亟待解決的重要技術問題之一 。
傳統(tǒng)的環(huán)形壓控振蕩器適合低電壓下工作，而且具有很寬的調節(jié)范圍， 但是它在低電壓下的線性度比較差，線性范圍窄，而且對電源電壓有較高的 敏感度，對電源線上的噪聲非常敏感，這就造成它的相位噪聲性能比較差。
盡管可以使用片上穩(wěn)壓器(Voltage regulator)在一定程度上抑制電源噪聲的 影響，但由于穩(wěn)壓器本身較差的交流特性，使得高頻下的穩(wěn)壓效果微乎其微。 此外穩(wěn)壓器的使用還不可避免地減小了片內的有效電源電壓范圍，因此穩(wěn)壓 器加反相器環(huán)形壓控振蕩器的組合不適合低電源電壓下的應用。
而且現有大多數的壓控振蕩器只能在外部輸入的控制電壓大于某一閾 值電壓時才開始振蕩，有效的電壓調節(jié)范圍就變得更窄，這個問題在低電壓 應用情況下是尤為嚴重的。
Howard C.Yang等人提出的一種電流模壓控振蕩器，適合低電源電壓 (1.2V)工作環(huán)境，而且具有較好的相位噪聲抑制特性。如圖l所示，該電 流模壓控振蕩器的電流模反相器環(huán)由3級電流模反相器組成，每級電流模反
6相器由兩個N型MOS管組成，即圖中M12和M13組成第一級，M14和 M15組成第二級，以及M16和M17組成第三級。這3級電流模反相器各自 有自己的供電調節(jié)電路，每條供電調節(jié)電路都由兩級P型MOS管進行電流 控制，例如M6和M7組成的供電調節(jié)電路控制提供給第一級電流模反相器 的電流的大小。每級中都有一個MOS管為輸入管(圖中M12、M14和M16 ), 另一個二極管連接方式的MOS管為負載管(圖中M13、 M15和M17)。當 本級的輸入電壓為高電平時，本級輸入管開啟，對本級輸出節(jié)點進行;故電， 使其降為低電平。而當輸入電壓為低電平時，輸入管關閉，供電調節(jié)電路對 輸出節(jié)點充電。
采用這種方式可以降低電源線上的噪聲對振蕩產生電路的影響，而且還 能改善壓控振蕩器的調節(jié)線性度。Ml-M5組成的偏置電路為兩級電流控制 管提供偏置電壓。雖然與早期的電流模壓控振蕩器相比，圖l所示電流模壓 控振蕩器的結構已經大為簡化，而且輸出振蕩擺幅也有所提高，但是該電路 的偏置電路結構在低電源電壓下的線性度不夠理想，而且該壓控振蕩器依舊 是只有當外部輸入的控制電壓大于NM0S管M1的閾值電壓時才開始振蕩， 有效的電壓調節(jié)范圍窄。
綜上所述，有必要對現有壓控振蕩器做進一步的改進以滿足工業(yè)等方面 的諸多需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是需要提供一種壓控振蕩器，能在控制電壓 從零到電源電壓的全范圍內都可以實現振蕩。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出了一種壓控振蕩器，包括偏置電路 和包含環(huán)形振蕩器的振蕩產生電路，所述偏置電路包括主偏置電路和副偏置 電路，所述振蕩產生電路還包括分別連接在電源和所述環(huán)形振蕩器之間的主 供電調節(jié)電路和副供電調節(jié)電路，其中
所述副偏置電路在輸入的控制電壓作用下，輸出副偏置電壓到所述副供 電調節(jié)電路，所述副供電調節(jié)電路接通并控制所述環(huán)形振蕩器產生振蕩信 號；所述主偏置電路在輸入的控制電壓小于一電壓閾值時，輸出主偏置電壓
到所述主供電調節(jié)電路，所述主供電調節(jié)電路關斷；在所述控制電壓大于或 等于所述電壓閾值時，輸出主偏置電壓到所述主供電調節(jié)電路，所述主供電 調節(jié)電蹤"接通并控制所述環(huán)形振蕩器產生振蕩信號。
如上所述的壓控振蕩器中，所述主偏置電路可以進一步包括第一級偏置 電路和第二級偏置電路，所述主供電調節(jié)電路可以包括第一級電流源管和第 二級電流源管，所述第一級電流源管連接在電源和所述第二級電流源管之 間，所述第二級電流源管另 一端與所述環(huán)形振蕩器連接；
所迷第一級偏置電路輸出第一級偏置電壓到所述第一級電流源管，在所
述控制電壓小于所述電壓閾值時，可以控制所述第一級電流源管關斷；在控 制電壓大于或等于所述電壓閾值時，可以控制所述第一級電流源管接通；
所述第二級偏置電路輸出第二級偏置電壓到所述第二級電流源管，可以
控制所迷第二級電源管接通，所述第二級電源管在第一級電流源管接通后， 可以控制所述環(huán)形振蕩器產生振蕩信號。
如上所述的壓控振蕩器中，所述壓控振蕩器可以全部由MOS管構成。
本發(fā)明壓控振蕩器在控制電壓從零到電源電壓的全范圍內都可以實現 振蕩，且振蕩頻率單調上升。另外，本發(fā)明還克服了目前低電壓供電條件下 壓控振蕩器線性度差的缺點，具有高線性度，寬頻帶特性。


圖1是現有技術中一種適合低電源電壓工作環(huán)境的壓控振蕩器示意圖。
圖2是本發(fā)明壓控振蕩器實施例的模塊結構示意圖。
圖3是本發(fā)明壓控振蕩器實施例的電路結構示意圖。
圖4是本發(fā)明壓控振蕩器實施例的偏置電路結構示意圖。
圖5是本發(fā)明壓控振蕩器實施例的振蕩產生電路結構示意圖。
圖6是本發(fā)明壓控振蕩器實施例的振蕩產生電路另 一結構示意圖。
圖7是本發(fā)明壓控振蕩器實施例的幅度補償電路結構示意圖。圖8是本發(fā)明壓控振蕩器實施例的緩沖電路結構示意圖。
具體實施例方式
以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明 如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程做出充分闡 述以便理解并據以實施。
本發(fā)明的思想是，由偏置電路輸出兩組控制電壓，分別控制兩路供電調 節(jié)電路的電流大小，從而使得壓控振蕩器在控制電壓從低到高的過程中，均 能輸出振蕩信號，振蕩頻率的高低和控制電壓的高低相對應，而且壓控振蕩 器在整個振蕩頻率范圍內都能保持良好的線性度。
圖2示出了本發(fā)明所述壓控振蕩器的模塊結構示意，其包括如下模塊
偏置電路10，根據輸入信號Vin提供三路偏置電壓，用于控制振蕩產 生電路20產生振蕩信號；
振蕩產生電路20,包含產生振蕩信號的環(huán)形振蕩器27,以及為環(huán)形振 蕩器27供電并調節(jié)振蕩頻率的主供電調節(jié)電路25、副供電調節(jié)電路26;
偏置電路10產生的三路偏置電壓，分別用作主、副供電調節(jié)電路的控 制信號，其中有兩路提供給主供電調節(jié)電路25，另外一路提供給副供電調 節(jié)電路26，控制電壓較低時副供電調節(jié)電路26進入工作狀態(tài)，控制電壓較 高時主供電調節(jié)電路也進入工作狀態(tài)并起主要作用；
幅度補償電路30，用于將振蕩產生電路20輸出的振蕩信號提升為滿幅 振蕩信號并輸出傳送給緩沖電路40;
緩沖電路40，用于將幅度補償電路30輸出的滿幅振蕩信號進行緩沖， 然后輸出Vout，以提高壓控振蕩器輸出的驅動能力，改善輸出波形的占空 比。
幅度補償電路30和緩沖電路40的使用和連接關系，與現有的壓控振蕩 器沒有區(qū)別，因此以下不做詳細敘述。
本發(fā)明中，通過一個預設的控制電壓閾值(該閾值由生產工藝和元器 件參數決定)，來把壓控振蕩器的控制電壓劃分為高、低兩個范圍。低控制
9電壓對應于控制電壓小于該控制電壓閾值的情況，高控制電壓對應于控制電 壓大于或等于該控制電壓閾值的情況。在本發(fā)明的一個應用實例當中，電源
電壓Vdd為1.2V,控制電壓閾值約為1/3Vdd，也即0.4V左右。
本發(fā)明壓控振蕩器采用主、副兩路供電調節(jié)電路，壓控振蕩器處于低頻 振蕩時(對應于上述的低控制電壓情況)由副供電調節(jié)電路26為環(huán)形振蕩 器27供電，而當進入中、高振蕩頻率時(對應于上述的高控制電壓情況) 主供電調節(jié)電路25開啟，由它起主要作用為環(huán)形振蕩器27提供電流。這樣 就解決了控制電壓必須大于輸入MOS管的閾值電壓，壓控振蕩器才振蕩的 問題，實現壓控振蕩器在控制電壓從Vss (整個電路的負極， 一般情況就是 接地)至Vdd(電源電壓)的全范圍內都可以振蕩，且振蕩頻率是單調上升， 大大增寬了壓控振蕩器的有效工作范圍，同時有效地改善了線性度。
圖3示出了本發(fā)明壓控振蕩器的電路結構示意，以下結合圖4~圖8各 模塊示意，分別介紹電路中各組成元件的工作方式。圖3所示的振蕩產生電 路20中，環(huán)形振蕩器27是以電流模反相器環(huán)為實施例來說明本發(fā)明的。
偏置電路10作為整個壓控振蕩器的最前端模塊，具備兩方面的作用
(-)提供合適的偏置電壓；
。決定壓控振蕩器的頻率調節(jié)范圍，也即限定增益。
圖4示出了本發(fā)明壓控振蕩器的偏置電路10的電路結構，結合圖3可 以看出，偏置電路10包含一個輸入端口 ，用于輸入壓控振蕩器輸入信號Vin， 即圖3、圖4中的Vctrl，稱之為控制電壓，以及三個輸出端口，分別為旁路 輸出端口 Out—bypass、第一輸出端口 Out—1和第二輸出端口 Out—2,其中 Out—bypass的輸出提供給副供電調節(jié)電路26， Out一l和Out—2的輸出提供給 主供電調節(jié)電路25。偏置電路10依據這三個輸出端口可分為三個部分
第一部分是副偏置電路，用于為副供電調節(jié)電路26的電流源管，即圖 5中的M33、 M44和M45管提供副偏置電壓，包含一個P型MOS管M6， 和三個N型MOS管M9、 M8、 M7。 M6管的柵極連接壓控振蕩器的控制電 壓Vctrl，源極連接電源電壓Vdd， M6管和M9管的漏極連接M9管和M8 管的柵極，也即M9管為二極管連接方式(MOS管的柵極和漏極連接到一起)。M9管的源極連接M8管的漏極，M8管的源極連接M7管的漏極。 M7管的柵極連接電源電壓Vdd， M7管的源極以及M7管、M8管、M9管 的襯底均連接Gnd (接地)。副供電調節(jié)電路電流源管的偏置電壓通過旁路 輸出端口 Out—bypass從M8管的漏極引出，當Vctrl較低時，M8和M7管使 Out—bypass的輸出電壓保持在四分之一 Vdd到三分之一 Vdd的范圍內，在 這段范圍內隨控制電壓Vctrl的上升而線性地下降，當Vctrl比較高時， Out—bypass電壓下降趨于平緩，最終保持在一個接近且略高于Vss的電平。 第二部分是第一級偏置電路，用于為主供電調節(jié)電路25的第一級電流 源管提供第一級偏置電壓，包含一個P型MOS管M2，和兩個N型MOS 管M3、 M4。 M2管、M3管均為二極管連接方式，且M2管的源極和襯底連 接電源電壓Vdd, M2管的柵、漏極與M3管的柵、漏極相連，M3管的源極 連接M4管的漏極，M4管的4t極連接控制電壓Vctri， M4管的源極和襯底， 以及M3管的襯底均接地。主供電調節(jié)電路25的第一級電流源管的偏置電 壓通過第 一輸出端口 Out—1從M2和M3管的漏極引出。
本部分中包含一個二極管連接方式的N型MOS管M3,這種結構使得 Out_l輸出電壓具有這樣的表現隨著控制電壓Vctrl的上升，Out—1的輸出 首先線性下降，當下降到1/2Vdd左右開始趨于平緩，這樣就使增益受到制 約，調節(jié)精度增大，而且壓控振蕩器對控制電壓Vctrl上的噪聲敏感度降低。
第三部分是第二級偏置電路，用于為主供電調節(jié)電路25的第二級電流 源管提供第二級偏置電壓，包含兩個P型MOS管M14、 M15和一個N型 MOS管M5。 M14管的源極和襯底連接電源電壓Vdd,其漏極連接M15管 的源極和襯底，M14管的才冊極，與M15管的柵極和漏極， 一起連接M5管 的漏極，M5管的柵極連接控制電壓Vctrl， M5管的源極和襯底接地。主供 電調節(jié)電路25的第二級電流源管的偏置電壓通過第二輸出端口 Out—2從M5 和M15管的漏極引出。從Out一2輸出的偏置電壓，比Out—l輸出的偏置電 壓要略低。本部分的電路結構可以使Out—2在控制電壓Vctrl從Vss上升到 Vdd的整個過程中實現線性的下降變化，這就能夠在一定程度上抵消壓控振 蕩器常見的高輸入飽和現象。
偏置電路10將控制電壓轉化為兩路供電調節(jié)電路的控制電流，當控制電壓比較低的時候，其中的副供電調節(jié)電路26給壓控振蕩器的振蕩電路供 電，此時主供電調節(jié)電路25處于關閉狀態(tài)。當控制電壓較高的時候，主供 電調節(jié)電路25開啟，也為振蕩電路供電，此時副供電調節(jié)電路26依舊是開 啟的，但是它提供的電流較小，和主供電調節(jié)電路25相比，可以忽略。振蕩產生電路20是壓控振蕩器的核心部分，圖5示出了振蕩產生電路 20中環(huán)形振蕩器27和兩路供電調節(jié)電路的電路結構示意，其中的環(huán)形振蕩 器27以3級電流模反相器首尾相接而成的電流模反相器環(huán)為例進行說明。 結合圖3,電流模反相器環(huán)中M43和M40組成第一級，M42和M39組成第 二級，M41和M38組成第三級。在第一級電流4莫反相器中，M43為輸入管，源極和襯底接地，M40為 負載管，源極和襯底也接地，二者漏極相連。在第二級電流才莫反相器中， M42為輸入管，源極和襯底接地，M39為負載管，源極和襯底也接地，二 者漏極相連。在第三級電流模反相器中，M41為輸入管，源極和襯底接地， M38為負載管，源極和襯底也接地，二者漏極也相連。副供電調節(jié)電路26的輸入端口為Bias一3，稱之為副供電調節(jié)電路輸入 端口，連接到偏置電路10的旁路輸出端口 Out_bypass,分別給副供電調節(jié) 電路26中的三個P型MOS管M33、 M44和M45提供控制信號，M33、 M44 和M45管即為副供電調節(jié)電路26的電流源管。M33管、M44管和M45管 的柵極均連接輸入端口 Bias—3，源極與襯底均連接電源電壓Vdd; M33管的 漏極連接到第一級電流模反相器中M40和M43的漏極，M44管的漏極連接 到第二級電流模反相器M39和M42的漏極，M45管的漏極連接到第三級電 流模反相器M38和M41的漏極。主供電調節(jié)電路25有兩個輸入端口 ，分別為與偏置電路10第一輸出端 口 Out—1相連的主供電調節(jié)電路第一輸入端口 Bias_l，和與偏置電路第二輸 出端口 Out—2相連的主供電調節(jié)電路第二輸入端口 Bias—2。其中Bias—1的 輸入信號主要是起限流作用，作為主供電調節(jié)電路25的開關來使用。主供電調節(jié)電路25包含4個P型MOS管，分別為圖3、圖5中所示的 M34-M37管，其中主供電調節(jié)電路25第一級電流源管M36的柵極連接到 Bias_l，源極和襯底連接電源電壓Vdd，漏極連接到主供電調節(jié)電路25第二級電流源管M34、 M35和M37的源極和襯底。M34管、M35管和M37管 的柵極，均連接Bias—2,且M37管的漏極連接到第一級電流模反相器M40 和M43的漏極，M35管的漏極連接到第二級電流模反相器M39和M42的 漏極，M34管的漏極連接到第三級電流模反相器M38和M41的漏極。低控制電壓時，Out—bypass輸出低電壓使得M33、 M44和M45管開啟， 并且Out一l輸出高電壓使得M36管關閉，這樣就控制了電流模反相器環(huán)在 低控制電壓下產生振蕩信號。在高控制電壓時，Out一l輸出低電壓使得M36 管開啟，這樣就控制了電流模反相器環(huán)在高控制電壓下產生振蕩信號。在圖3和圖5所示的實施例中，主供電調節(jié)電路25的第一級電流源管 和第二級電流源管的連接方式，在其他實施例當中也可由其他方式代替實 現。比如第二級電流源管仍然采用三個P型MOS管構成，而第一級電流源 管也采用三個P型MOS管構成，也即3級電流模反相器，每級均通過兩個 P型MOS管接入電源電壓而不共用MOS管，其中一個為第一級電流源管， 另一個為第二級電流源管。這種實現方式如圖6所示，M34、 M35和M37 管仍然為主供電調節(jié)電路25的第二級電流源管，M91、 M92和M93管組成 了主供電調節(jié)電路25的第一級電流源管，其中M93管經M37管連接第一 級電流模反相器，M92管經M35管連接第二級電流模反相器，M91管經 M34管連接第三級電流模反相器。在圖3、圖5和圖6中示出的環(huán)形振蕩器27均是以3級電流模反相器 為例進^f亍說明的，在本發(fā)明的其他實施例當中，環(huán)形振蕩器27也可以是推 挽反相器、差分反相器等能夠產生振蕩信號的其它反相器結構。而且這些反 相器的級數， 一般為奇數，比如本實施例中采用3級電流才莫反相器組成的環(huán) 形振蕩器27，但也可以采用由其它奇數級的電流模反相器組成環(huán)形振蕩器。振蕩產生電路20包含兩個輸出端口，分別為第一輸出端口 Outputl和 第二輸出端口 Output2。其中Outputl從M34管的漏極引出，Output2從M35管的漏極引出。當Outputl節(jié)點電壓為高電平時，M43開啟，節(jié)點net47的電荷經過 M43管流到地、放電，net47節(jié)點電壓下降為低電平。當Outputl節(jié)點為低 電平時，M43關閉，節(jié)點net47充電，電壓上升為高電平，上升的電壓上限由負載管M40的參數決定。另兩級工作原理和第一級相同。3級這樣的電流 模反相器首尾相接，就產生了振蕩信號。同Outputl的輸出原理一樣，0utput2 輸出另一路振蕩信號。供電調節(jié)電路將控制電壓Vctrl轉換為控制電流，從而實現對壓控振蕩 器振蕩頻率的控制。如前所述，本發(fā)明的壓控振蕩器包含主、副兩個供電調 節(jié)電路，當輸入控制電壓Vctrl較低時，偏置電路10旁路輸出端口 Out—bypass 的輸出，經副供電調節(jié)電路輸入端口 Bias一3輸入到副供電調節(jié)電路26，使 得副供電調節(jié)電路26開啟并起主要作用，此時Out—1和Out—2的輸出，不 足以開啟主供電調節(jié)電路25進入工作狀態(tài)。壓控振蕩器在較低頻率振蕩， 隨著Vctrl的增大，振蕩頻率升高。當Vctrl進一步增大(升至約1/3Vdd) 時，偏置電路10的第一輸出端口 Out—1和第二輸出端口 Out一2的輸出分別 經Bias—1和Bias一2輸入到主供電調節(jié)電路25，使得主供電調節(jié)電路25開 啟，逐步起主要作用，此時Out—bypass的輸出仍然使副供電調節(jié)電路26保 持工作狀態(tài)，但副供電調節(jié)電路26所起作用逐步減小。主供電調節(jié)電路25 主要負責壓控振蕩器中、高振蕩頻率階段的供電。該結構的供電調節(jié)電路實 現壓控振蕩器在全控制電壓范圍內的振蕩，增大了振蕩范圍，改善了線性度。另外，圖5所示實施例中，M36管的漏極還可以接入一個電容C0，該 電容C0的另一端接地。接入電容C0之后，可以減小電源電壓上的噪聲對 壓控振蕩器的影響，提高噪聲抑制特性。對應地，圖6所示實施例中，在 M91管、M92管和M93管的漏極，分別通過電容C1、電容C2和電容C3 接地，同樣也能減小電源電壓上的噪聲對壓控振蕩器的影響，提高噪聲抑制 特性。振蕩產生電路20輸出的振蕩波形不是滿幅的，要經過幅度補償電路30 將其補償為滿幅信號。圖7示出了幅度補償電路30的電路結構示意，從圖 3、圖7可以看出，幅度補償電路30的第一輸入端口 In—I連接N型MOS 管M49的柵極，M49管的源極和襯底接地，漏極連接P型MOS管M46的 漏極，M46管以二極管連接方式連接，源極和襯底連接電源電壓Vdd。第二 輸入端口 In—2連接N型MOS管M48的柵極，M48管的源極和襯底接地， 漏極連接P型MOS管M47的漏極，M47管的柵極連接M46管的柵極，源14極和襯底連接電源電壓Vdd。幅度補償電路30的第一輸入端口 In—l和第二 輸入端口 In—2,分別連接振蕩產生電路20的第一輸出端口 Outputl和第二 豐lT出端口 Output2。幅度補償電^各30的輸出端口 Inner—out從M47和M48管的漏極引出。 幅度補償電路實際完成的是一個差分放大的功能，兩個輸入端口 In一l和ln一2 分別連至振蕩產生電路20的兩個輸出端口 Outputl和Output2。利用輸入管 (M48管和M49管)的跨導把輸入的電壓信號變換為漏級電流信號，再通 過負載管把電流信號轉化為電壓信號，完成放大功能，從輸出端口 Inner—out 輸出。該輸出電壓信號為滿幅度的振蕩信號。圖8示出了緩沖電路40的電路結構示意，結合圖3，緩沖電路40由兩 級推挽反相器組成，其作用是提高壓控振蕩器輸出的驅動能力，改善輸出波 形的占空比。緩沖電路40的輸入端口 Bufferjn從M51管和M52管的柵極 引出，連接幅度補償電路30的輸出端口 Inner_out。 P型MOS管M51和N 型MOS管M52組成第一級推挽反相器，其中M51管的源極和襯底連接電 源電壓Vdd, M51管的漏極連接M52管的漏極，M52管的源極和襯底接地。 第一級推挽反相器的輸出從M51和M52管的漏極引出，連接到第二級推挽 反相器中P型MOS管M50和N型MOS管M53的柵極，M50管的源極和 村底連接電源電壓Vdd, M50管的漏極連接M53管的漏極，M53管的源極 和襯底接地，從M50和M53管的漏極引出緩沖電路40的輸出端口 ，該輸 出端口上的輸出信號Vco一out即為本發(fā)明壓控振蕩器的最終輸出。雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內容和電路結構只是為了 便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬 技術領域內的技術人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可 以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，這些修改與變化也應視為 包含在本發(fā)明的專利保護范圍之內。
權利要求
1、一種壓控振蕩器，包括偏置電路和包含環(huán)形振蕩器的振蕩產生電路，其特征在于所述偏置電路包括主偏置電路和副偏置電路，所述振蕩產生電路還包括分別連接在電源和所述環(huán)形振蕩器之間的主供電調節(jié)電路和副供電調節(jié)電路，其中所述副偏置電路在輸入控制電壓的作用下，輸出副偏置電壓到所述副供電調節(jié)電路，所述副供電調節(jié)電路接通并控制所述環(huán)形振蕩器產生振蕩信號；所述主偏置電路在輸入的控制電壓小于一電壓閾值時，輸出主偏置電壓到所述主供電調節(jié)電路，所述主供電調節(jié)電路關斷；在所述控制電壓大于或等于所述電壓閾值時，輸出主偏置電壓到所述主供電調節(jié)電路，所述主供電調節(jié)電路接通并控制所述環(huán)形振蕩器產生振蕩信號。
2、 如權利要求1所述的壓控振蕩器，其特征在于所述主偏置電路進一步包括第一級偏置電路和第二級偏置電路，所述主 供電調節(jié)電路包括第一級電流源管和第二級電流源管，所述第一級電流源管 連接在電源和所述第二級電流源管之間，所述第二級電流源管與所述環(huán)形振 蕩器連接；所述第一級偏置電路輸出第一級偏置電壓到所述第一級電流源管，在所 述控制電壓小于所述電壓閾值時，控制所迷第一級電流源管關斷；在控制電 壓大于或等于所述電壓閾值時，控制所述第一級電流源管接通；所述第二級偏置電路輸出第二級偏置電壓到所述第二級電流源管，控制 所述第二級電源管接通，所述第二級電源管在第一級電流源管接通后，控制所述環(huán)形振蕩器產生振蕩信號。
3、 如權利要求2所述的壓控振蕩器，其特征在于所述副偏置電路在輸入的所述控制電壓小于所述電壓閾值的低壓范圍 變化時，其輸出的副偏置電壓成線性變化。
4、 如權利要求3所述的壓控振蕩器，其特征在于所述第一級偏置電路在輸入的所述控制電壓的整個變化過程中，其輸出 的第一級偏置電壓在所述控制電壓大于或等于所述電壓閾值時的變化比在 所述控制電壓小于所述電壓閾值時變化平緩。
5、 如權利要求3或4所述的壓控振蕩器，其特征在于所述第二級偏置電路在輸入的所述控制電壓的整個變化過程中，其輸出 的第二級偏置電壓成線性變化。
6、 如權利要求2所述的壓控振蕩器，其特征在于所述副偏置電路在所述控制電壓小于所述電壓閾值時，輸出的副偏置電 壓隨所述控制電壓的上升而線性下降；所述第一級偏置電路在所述控制電壓從小到大的整個變化過程中，隨著 所述控制電壓的上升，輸出的第一級偏置電壓先線性下降，然后趨于平緩；所述第二級偏置電路隨著所述控制電壓的上升，輸出的所述第二級偏置 電壓線性下降；述環(huán)形振蕩器提供的電流大于所述副供電調節(jié)電路提供的電流。
7、 如權利要求1所述的壓控振蕩器，其特征在于 所述壓控振蕩器全部由MOS管構成。
8、 如權利要求2所述的壓控振蕩器，其特征在于所述副偏置電路，包括一個P型MOS管M6和三個N型MOS管M9、 M8、 M7,其中M6管的柵極接入所述控制電壓，源極和襯底接入電源電壓，漏極連接 M9管的漏極和柵極；M8管的漏極連接M9管的源極，柵極連接M9管的漏極，源極連接M7 管的漏極；M7管的柵極接入電源電壓，源極與襯底以及M9管和M8管的村底均 接地；所述副偏置電壓從M8管的漏極引出。
9、 如權利要求2所述的壓控振蕩器，其特征在于所述第一級偏置電路，包括一個P型MOS管M2和一個N型MOS管 M4,其中M2管的源極和襯底接入電源電壓，柵極和漏極連接M4管的漏極； M4管的柵極接入所述控制電壓，源極與襯底接地； 所述第 一級偏置電壓從M2管的漏極引出。
10、 如權利要求9所述的壓控振蕩器，其特征在于所述第一級偏置電路，進一步包括一個N型MOS管M3, M3管的柵極 和漏極連接M2管的漏極，源才及連接M4管的漏4及，襯底4妻地。
11、 如權利要求2所述的壓控振蕩器，其特征在于所述第二級偏置電路，包括兩個P型MOS管M14、 M15,和一個N型 MOS管M5，其中M14管源極和襯底接入電源電壓，漏極連接M15管的源極和襯底，柵 才及連接M15管的棚-極；M15管的漏極連接M5管的漏極以及M14、 M15管的柵極；M5管的柵極接入所述控制電壓，源極和襯底接地；所述第二級偏置電壓從M5和M15管的漏極引出。
12、 如權利要求2所述的壓控振蕩器，其特征在于所述環(huán)形振蕩器包括奇數級的電流模反相器、推挽反相器或差分反相器。
13、 如權利要求12所述的壓控振蕩器，其特征在于所述第一級電流源管包括一個P型MOS管，所述第二級電流源管包括 與組成所述環(huán)形振蕩器的電流模反相器級數相同個數的P型MOS管，其中所述第一級電流源管的P型MOS管的柵極接入所述第一級偏置電壓，源極和襯底接入電源電壓，漏極連接組成所述第二級電流源管的各P型MOS 管的源極和襯底；所述第二級電流源管的各P型MOS管的柵極均接入所述第二級偏置電 壓，漏極——對應地連接組成所述環(huán)形振蕩器的各電流;溪反相器。
14、 如權利要求13所述的壓控振蕩器，其特征在于 所述第一級電流源管的P型MOS管的漏極進一步通過電容4^地。
15、 如權利要求12所述的壓控振蕩器，其特征在于所述第一級電流源管和第二級電流源管，分別包括與組成所述環(huán)形振蕩 器的電流模反相器級數相同個數的P型MOS管，組成所述環(huán)形振蕩器的各 電流模反相器均分別依次通過一個第二級電流源管的P型MOS管和一個第 一級電流源管的P型MOS管，接入電源電壓，其中所述第一級電流源管的P型MOS管的柵極接入所述第一級偏置電壓， 源極和襯底接入所述電源電壓，漏極——對應地連接所述第二級電流源管的 P型MOS管的源極和襯底；所述第二級電流源管的p型MOS管的柵極接入所述第二級偏置電壓， 漏極——對應連接組成所述環(huán)形振蕩器的電流模反相器。
16、 如權利要求15所述的壓控振蕩器，其特征在于所述第一級電流源管的各P型MOS管的漏極，均進一步分別通過電容 接地。
17、 如權利要求12所述的壓控振蕩器，其特征在于所述副供電調節(jié)電路包括與組成所述環(huán)形振蕩器的電流模反相器級數 相同個數的P型MOS管，各P型MOS管的柵極接入所述副偏置電壓，源極接入電源電壓，漏極--對應地連接組成所述環(huán)形振蕩器的各電流模反相器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓控振蕩器，能在控制電壓從零到電源電壓的全范圍內實現振蕩。本發(fā)明壓控振蕩器，包括主、副兩路偏置電路和包含環(huán)形振蕩器，主、副兩路供電調節(jié)電路的振蕩產生電路；副偏置電路在控制電壓作用下輸出副偏置電壓到副供電調節(jié)電路，副供電調節(jié)電路接通并控制環(huán)形振蕩器產生振蕩信號；主偏置電路在控制電壓小于電壓閾值時輸出主偏置電壓到主供電調節(jié)電路，主供電調節(jié)電路關斷，在控制電壓大于或等于電壓閾值時輸出主偏置電壓到主供電調節(jié)電路，主供電調節(jié)電路接通并控制環(huán)形振蕩器產生振蕩信號。本發(fā)明壓控振蕩器在控制電壓從零到電源電壓的全范圍內都可以實現振蕩，且具有高線性度，寬頻帶特性。
文檔編號H03K3/00GK101521498SQ20081010121
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權日2008年2月29日
發(fā)明者張現聚, 段軍輝, 晉 羅, 然 范 申請人:北京芯慧同用微電子技術有限責任公司