一種恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器,屬于射頻集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】。所述恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器包括:電感電容諧振電路、兩對(duì)交叉耦合連接的晶體管、固定電容陣列、可變電容陣列;可變電容陣列包括:容抗管單元;容抗管單元包括若干并聯(lián)連接的容抗管。本發(fā)明根據(jù)振蕩頻率的變化利用數(shù)字控制信號(hào)調(diào)整接入諧振回路的可變電容的大小,通過(guò)若干并聯(lián)連接的容抗管形成的容抗管單元優(yōu)化增益曲線的線性度,使得單條調(diào)諧曲線上的增益趨于恒定;若干并聯(lián)連接的容抗管單元形成的可變電容陣列使得不同的調(diào)諧曲線之間也能實(shí)現(xiàn)趨于恒定的調(diào)諧增益。
【專利說(shuō)明】一種恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于射頻集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]寬帶壓控振蕩器除了調(diào)諧范圍外,還有兩個(gè)非常關(guān)鍵的性能參數(shù):相位噪聲和調(diào)諧增益。理想的本振信號(hào)是單頻信號(hào),在頻譜上表現(xiàn)為單一譜線,相位噪聲表現(xiàn)為壓控振蕩器輸出信號(hào)的裙?fàn)铑l譜,相位噪聲性能直接影響射頻收發(fā)機(jī)的接收和發(fā)射路徑;調(diào)諧增益直接關(guān)系到鎖相環(huán)環(huán)路的帶寬,鎖相環(huán)的帶寬是其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù),它直接影響著頻率綜合器的相位噪聲。
[0003]在以往常規(guī)開(kāi)關(guān)電容結(jié)構(gòu)壓控振蕩器電路的設(shè)計(jì)中,往往把設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在如何優(yōu)化壓控振蕩器的相位噪聲性能上。但是,控振蕩器電路還存在兩個(gè)非常重要的問(wèn)題:在以往的電路設(shè)計(jì)中,往往僅分析壓控振蕩器內(nèi)部器件的噪聲,而忽略了如何強(qiáng)化壓控振蕩器電路本身對(duì)噪聲的抑制能力,傳統(tǒng)的電流型偏置結(jié)構(gòu)的壓控振蕩器對(duì)電源的噪聲幾乎沒(méi)有抵抗能力;可變電容陣列采用容抗管并聯(lián)形成,在壓控振蕩器的整個(gè)調(diào)諧范圍內(nèi),由于容抗管的C-V曲線本身嚴(yán)重非線性,使得調(diào)諧增益在單條調(diào)諧曲線上會(huì)隨著調(diào)諧電壓的變化而劇烈變化,不同調(diào)諧曲線之間的調(diào)諧增益由于接入電容陣列的不同差異巨大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種降低調(diào)諧增益變化的壓控振蕩器。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器,包括:電感電容諧振電路、固定電容陣列和可變電容陣列;
[0006]所述并聯(lián)的電感電容諧振電路包括:并聯(lián)連接的電感L和電容、N型晶體管Q3、N型晶體管Q4、P型晶體管Ql以及P型晶體管Q2 ;所述電感的兩端對(duì)應(yīng)連接壓控振蕩器的兩個(gè)振蕩輸出端OP和0N,所述電容的兩端對(duì)應(yīng)連接壓控振蕩器的兩個(gè)振蕩輸出端OP和ON ;所述P型晶體管Ql的源極和所述P型晶體管Q2的源極相連,所述P型晶體管Ql的漏極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連,所述P型晶體管Q2的漏極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,所述P型晶體管Ql的柵極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,所述P型晶體管Q2的柵極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連;所述N型晶體管Q3的源極與所述N型晶體管Q4的源極相連;所述N型晶體管Q3的漏極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連,所述N型晶體管Q4的漏極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,所述N型晶體管Q3的柵極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,所述N型晶體管Q4的柵極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連;所述固定電容陣列以及所述可變電容陣列均連接在兩個(gè)振蕩輸出端OP和ON之間;
[0007]所述可變電容陣列包括:若干容抗管單元;所述容抗管單元包括并聯(lián)連接的若干容抗管。
[0008]進(jìn)一步地,所述可變電容陣列中若干所述容抗管單元并聯(lián)連接。[0009]進(jìn)一步地,還包括:誤差放大器電路;所述誤差放大器電路包括:晶體三極管以及誤差放大器;所述晶體三極管的柵極與所述誤差放大器的輸出端相連;所述誤差放大器的同相輸入端與所述電感L的中間抽頭相連;所述誤差放大器的反相輸入端與外部基準(zhǔn)電源相連;所述晶體三極管的源極與外部正電源端相連,所述晶體三極管的漏極與所述P型晶體管對(duì)的共源端相連。
[0010]進(jìn)一步地,還包括:兩個(gè)LC并聯(lián)諧振電路;一個(gè)所述LC并聯(lián)諧振電路連接在所述晶體三極管的漏極與P型晶體管對(duì)的共源端之間;另一個(gè)所述LC并聯(lián)諧振電路連接在所述N型晶體管對(duì)的共源端與負(fù)電源端之間。
[0011]本發(fā)明提供的恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器,通過(guò)多個(gè)采用并聯(lián)連接的容抗管組成容抗管單元替代單個(gè)容抗管,克服了單個(gè)容抗管C-V曲線嚴(yán)重非線性的缺陷,使單條調(diào)諧曲線在調(diào)諧電壓變化時(shí)調(diào)諧增益基本不變,從而起到恒定壓控振蕩器調(diào)諧增益的目的。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器的結(jié)構(gòu)原理圖;
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的可變電容陣列的結(jié)構(gòu)原理圖;
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的容抗管單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參見(jiàn)圖1,本發(fā)明實(shí)施例提供的一種恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器,包括以下結(jié)構(gòu):
[0016]由一對(duì)P型晶體管Ql和Q2與一對(duì)N型晶體管Q3和Q4組成交叉互補(bǔ)耦合對(duì)管,作為提供能量的負(fù)阻抗電路,補(bǔ)充振蕩損耗;其中,P型晶體管Ql的源極和P型晶體管Q2的源極相連,P型晶體管Ql的漏極與壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連,P型晶體管Q2的漏極與壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,P型晶體管Ql的柵極與壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,P型晶體管Q2的柵極與壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連;N型晶體管Q3的源極與N型晶體管Q4的源極相連;N型晶體管Q3的漏極與壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連,N型晶體管Q4的漏極與壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,N型晶體管Q3的柵極與壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,N型晶體管Q4的柵極與壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連。
[0017]對(duì)稱結(jié)構(gòu)的電感,連接在兩個(gè)振蕩輸出端OP和ON之間,作為并聯(lián)的電感電容諧振電路的電感部分。
[0018]電容,連接在兩個(gè)振蕩輸出端OP和ON之間與電感L并聯(lián),作為電感電容諧振電路的電容部分。
[0019]固定電容陣列(Cap Array)連接在兩個(gè)振蕩輸出端OP和ON之間。
[0020]可變電容陣列(Varactor Array)連接在兩個(gè)振蕩輸出端OP和ON之間,此陣列受差分控制電壓的控制,其變化范圍隨外部輸入控制信號(hào)而變化,使壓控振蕩器工作在不同的子頻帶,其頻率變化范圍相同,調(diào)諧增益的變化降低。
[0021]參見(jiàn)圖3,可變電容陣列是由一定數(shù)量的容抗管并聯(lián)組成,但是由于容抗管本身的線性度很差,導(dǎo)致調(diào)諧增益隨著調(diào)諧電壓的變化而劇烈變化。鑒于容抗管本身的線性度差的原因,本發(fā)明實(shí)施例提出了并聯(lián)連接的多個(gè)容抗管構(gòu)成容抗管單元的結(jié)構(gòu)。通過(guò)不同的偏置電壓偏置不同的容抗管,相對(duì)于單個(gè)容抗管,容抗管單元整體的線性度更優(yōu),線性范圍更大。
[0022]參見(jiàn)圖2,常規(guī)的可變電容陣列由一定數(shù)量的容抗管并聯(lián)連接組成,不同調(diào)諧曲線之間的調(diào)諧增益由于接入電容陣列的不同差異巨大。可變電容陣列采用并聯(lián)連接一定數(shù)量的容抗管單元。通過(guò)分壓電阻形成不同的電位點(diǎn),將容抗管單元接入不同的電位點(diǎn),從而獲取不同的偏置電壓偏置容抗管單元,使不同調(diào)諧曲線之間的調(diào)諧增益趨于恒定,使得壓控振蕩器的整個(gè)調(diào)諧頻帶內(nèi),不同調(diào)諧曲線之間,實(shí)現(xiàn)近乎恒定的調(diào)諧增益。
[0023]參見(jiàn)圖1,為了降低壓控振蕩器的電路噪聲,在壓控振蕩器中設(shè)置兩個(gè)LC諧振電路。一個(gè)LC諧振電路連接在一對(duì)P型晶體管的共源端與正電源之間;另一個(gè)LC諧振電路連接在一對(duì)N型晶體管的共源端與負(fù)電源之間。從而阻止壓控振蕩器的二次諧波分量直接入地,改善相位噪聲。
[0024]壓控振蕩器還設(shè)置誤差放大器電路,用于穩(wěn)定工作電壓。不同于傳統(tǒng)的壓控振蕩器采用的電流調(diào)節(jié)式偏置結(jié)構(gòu),為了增強(qiáng)對(duì)電源噪聲的抑制能力,本實(shí)施例引入誤差放大器連接在LC諧振電路和正電源之間,通過(guò)基準(zhǔn)電源電壓控制振蕩器。
[0025]誤差放大電路包括:誤差放大器以及晶體三極管;晶體三極管的柵極與誤差放大器的輸出端相連;誤差放大器的同相輸入端與電感L的中間抽頭相連;誤差放大器的反相輸入端與外部基準(zhǔn)電源相連;晶體三極管的源極與外部正電源端相連,晶體三極管的漏極與并聯(lián)的電感電容諧振電路電源輸入端相連。
[0026]誤差放大電路使得壓控振蕩器的輸出直流電平被固定在外部基準(zhǔn)電壓Vref上,降低了輸出抖動(dòng)從而降低門限效應(yīng),改善相位噪聲。
[0027]本發(fā)明提供的恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器,通過(guò)多個(gè)采用分布式偏置結(jié)構(gòu)并聯(lián)連接的容抗管組成線性度和線性范圍優(yōu)越的容抗管單元替代單個(gè)容抗管,克服了單個(gè)容抗管C-V曲線嚴(yán)重非線性的缺陷,使單條調(diào)諧曲線在調(diào)諧電壓變化時(shí)調(diào)諧增益基本不變,從而起到恒定壓控振蕩器調(diào)諧增益的目的??勺冸娙蓐嚵幸膊捎梅植际狡媒Y(jié)構(gòu)并聯(lián)連接容抗管單元,使得不同調(diào)諧曲線的調(diào)諧增益趨于一致。引入差分放大器以及LC諧振電路,降低了輸出抖動(dòng)同時(shí)濾除了二次諧波,從而降低了相位噪聲;使得壓控振蕩器恒定調(diào)諧增益的同時(shí)具有對(duì)噪聲良好的抑制能力。
[0028]最后所應(yīng)說(shuō)明的是,以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器,其特征在于,包括:電感電容諧振電路、固定電容陣列和可變電容陣列; 所述并聯(lián)的電感電容諧振電路包括:并聯(lián)連接的電感L和電容、N型晶體管Q3、N型晶體管Q4、P型晶體管Ql以及P型晶體管Q2 ;所述電感的兩端對(duì)應(yīng)連接壓控振蕩器的兩個(gè)振蕩輸出端OP和0N,所述電容的兩端對(duì)應(yīng)連接壓控振蕩器的兩個(gè)振蕩輸出端OP和ON ;所述P型晶體管Ql的源極和所述P型晶體管Q2的源極相連,所述P型晶體管Ql的漏極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連,所述P型晶體管Q2的漏極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,所述P型晶體管Ql的柵極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,所述P型晶體管Q2的柵極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連;所述N型晶體管Q3的源極與所述N型晶體管Q4的源極相連;所述N型晶體管Q3的漏極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連,所述N型晶體管Q4的漏極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,所述N型晶體管Q3的柵極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端ON相連,所述N型晶體管Q4的柵極與所述壓控振蕩器的振蕩輸出端OP相連;所述固定電容陣列以及所述可變電容陣列均連接在兩個(gè)振蕩輸出端OP和ON之間; 所述可變電容陣列包括:若干容抗管單元;所述容抗管單元包括并聯(lián)連接的若干容抗管。
2.如權(quán)利要求1所述的恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器,其特征在于:所述可變電容陣列中若干所述容抗管單元并聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器,其特征在于,還包括:誤差放大器電路;所述誤差放大器電路包括:晶體三極管以及誤差放大器;所述晶體三極管的柵極與所述誤差放大器的輸出端相連;所述誤差放大器的同相輸入端與所述電感L的中間抽頭相連;所述誤差放大器的反相輸入端與外部基準(zhǔn)電源相連;所述晶體三極管的源極與外部正電源端相連,所述晶體三極管的漏極與所述P型晶體管對(duì)的共源端相連。
4.如權(quán)利要求3所述的恒定調(diào)諧增益壓控振蕩器,其特征在于:還包括:兩個(gè)LC并聯(lián)諧振電路;一個(gè)所述LC并聯(lián)諧振電路連接在所述晶體三極管的漏極與P型晶體管對(duì)的共源端之間;另一個(gè)所述LC并聯(lián)諧振電路連接在所述N型晶體管對(duì)的共源端與負(fù)電源端之間。
【文檔編號(hào)】H03B5/08GK103475309SQ201310425185
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】樊曉華, 劉帥, 王小松, 陳曉哲 申請(qǐng)人:南京中科微電子有限公司