一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，該電路包含：第一交叉耦合管，與第一交叉耦合管的兩輸出端并聯(lián)連接的LC振蕩電路，與LC振蕩電路并聯(lián)連接的第二交叉耦合管，鏡像電流源電路，設置在第一交叉耦合管與鏡像電流源電路的輸出端之間的分壓電阻，與鏡像電流源電路的輸出端連接的濾波電容。通過在LC振蕩電路設有一對可變電容，并在鏡像電流源電路輸入具有斜率的負溫度系數(shù)電流，使得本發(fā)明在不增加電路復雜度及電路功耗且實現(xiàn)高性能的前提下，避免第一交叉耦合管、第二交叉耦合管的工作狀態(tài)發(fā)生變化從而導致VCO電路信號輸出端的振蕩頻率發(fā)生變化，最終能夠有效解決或者抵消溫度變化所引起的頻率漂移。
【專利說明】一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及導航通訊領域中的控制電路，具體涉及一種頻率不隨溫度變化的壓控 振蕩器電路。

【背景技術】
[0002] 鎖相環(huán)頻率合成器在現(xiàn)階段的無線通信、多模導航等射頻收發(fā)芯片系統(tǒng)架構中不 可或缺的部分。而壓控振蕩器（Voltage Controlled Oscillator，簡稱VC0)是鎖相環(huán)頻率 合成器的核心部件，頻率合成器的輸出頻率就是由壓控振蕩器產(chǎn)生的，頻率合成器的其他 部件都是為壓控振蕩器服務的。而現(xiàn)代無線射頻通信對相位噪聲的苛刻要求，為了滿足這 -要求一般都得采用LC振蕩器。LC振蕩器有相位噪聲好，頻率穩(wěn)定度高、電源電壓影響小 等的優(yōu)點。但是隨著工藝特征尺寸的不斷縮小，電源電壓也不斷減小，加上現(xiàn)代無線通信對 壓控振蕩器有更寬的頻率可調范圍及更低相位噪聲的苛刻要求，溫度變化所引起的頻率漂 移對于整個射頻收發(fā)芯片更加嚴重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，通過設置第一 交叉耦合管、 LC振蕩電路、第二交叉耦合管、鏡像電流源電路等，特別是在LC振蕩電路設有 一對可變電容，并在鏡像電流源電路輸入具有斜率的負溫度系數(shù)電流，使得本發(fā)明在不增 加電路復雜度及電路功耗且實現(xiàn)高性能的前提下，避免第一交叉耦合管、第二交叉耦合管 的工作狀態(tài)發(fā)生變化從而導致VC0電路信號輸出端的振蕩頻率發(fā)生變化，最終能夠有效解 決或者抵消溫度變化所引起的頻率漂移。
[0004] 為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)： 一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，其特點是，該電路包含： 第一交叉耦合管，其輸入端連接外部電源； LC振蕩電路，兩輸出端分別與所述第一交叉耦合管的兩輸出端并聯(lián)連接； 第二交叉耦合管，兩輸入端分別與所述LC振蕩電路兩輸出端并聯(lián)連接； 鏡像電流源電路，所述鏡像電流源電路的輸入端輸入具有斜率的負溫度系數(shù)電流；所 述鏡像電流源電路與所述LC振蕩電路連接； 分壓電阻，所述分壓電阻的一端與所述第一交叉稱合管的輸入端連接，該分壓電阻的 另一端與所述鏡像電流源電路的輸出端連接； 濾波電容，所述濾波電容的一端與所述鏡像電流源電路的輸出端連接，該濾波電容的 另一端接地。
[0005] 優(yōu)選地，所述第一交叉耦合管包含：第一 PM0S管、第二PM0S管交叉耦合連接； 所述第一 PM0S管的柵極與所述第二PM0S管的漏極連接，該第二PM0S管的柵極與該第 一 PM0S管的漏極連接； 該第一 PM0S管的漏極、第二PM0S管的漏極分別為該第一交叉耦合管的輸出端； 所述第一 PMOS管的源極、第二PMOS管的源極分別接外部電源。
[0006] 優(yōu)選地，所述第二交叉耦合管包含：第一 NM0S管、第二NM0S管交叉耦合連接； 該第一 NM〇S管的柵極與該第二NM0S管的漏極連接，該第二NM0S管的柵極與該第一 NM0S管的漏極連接； 該第一 NM0S管的漏極、第二NM0S管的漏極分別為所述第二交叉耦合管的輸入端； 所述第一 NM〇S管的源極、第二NM〇S管的源極分別接地。
[0007] 優(yōu)選地，所述鏡像電流源電路包含：第一 NM0S管、第二NM0S管； 所述第一 NM〇S管的源極、第二NM0S管的源極分別接地，該第一 NM0S管的柵極與第二 NM0S管的柵極連接； 該第一 NM0S管的漏極為所述鏡像電流源電路的輸入端，該第二NM0S管的漏極為所述 鏡像電流源電路的輸出端；具有斜率的負溫度系數(shù)電流信號分別輸入至該第一 NM〇S管的 柵極、第二NM0S管的柵極。
[0008] 優(yōu)選地，所述LC振蕩電路包含： 壓控振蕩電路信號輸入端， 一對可變電容，分別對稱連接設置所述壓控振蕩電路信號輸入端兩側； 一對固定電容總成，分別對稱連接設置在所述一對可變電容兩側，形成電容串聯(lián)電 路； 所述電容串聯(lián)電路的兩端分別為壓控振蕩電路信號輸出端； 電感，所述電感兩端分別與所述電容串聯(lián)電路兩輸出端連接。
[0009] 優(yōu)選地，所述鏡像電流源電路的輸出端分別連接在所述固定電容總成與所述可變 電容之間。
[0010] 優(yōu)選地，每個所述固定電容總成包含多個固定電容，兩個所述固定電容總成的總 電容值相等。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點： 本發(fā)明提供一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，在工作溫度升高或降低時，能 夠分別補償由于溫度升高或降低引起的壓控振蕩器輸出頻率的變化，最終使得壓控振蕩器 輸出頻率保持不變；從而實現(xiàn)在使用中鎖相環(huán)頻率合成器工作正常，使得使用該壓控振蕩 器的通信電路或導航電路不受工作溫度的影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路的電路示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路的實施例示意圖之一。 [0014]圖3為本發(fā)明一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路的實施例示意圖之二。

【具體實施方式】
[0015] 以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。
[0016] 如圖1所示,一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，該電路包含：第一交叉耦 合管10、LC振蕩電路20、第二交叉耦合管30、鏡像電流源電路40、分壓電阻50及濾波電容 60 〇
[0017] LC振蕩電路20的兩輸出端與第一交叉耦合管10的兩輸出端并聯(lián)連接；第二交叉 耦合管3〇的兩輸入端分別與LC振蕩電路2〇并聯(lián)連接；鏡像電流源電路40的輸入端輸入 具有斜率的負溫度系數(shù)電流；分壓電阻 5〇的一端與第一交叉耦合管1〇的電源輸入端連接， 該分壓電阻5〇的另一端與鏡像電流源電路的輸出端連接；濾波電容60的一端與鏡像電流 源電路的輸出端連接，該濾波電容60的另一端接地。
[0018] LC振蕩電路2〇包含：壓控振蕩電路信號輸入端25、一對固定電容總成21 -對可 變電容22及電感24。一對可變電容22分別對稱連接設置所述壓控振蕩電路信號輸入端 25兩側，一對固定電容總成21分別對稱連接設置在一對可變電容22兩側，形成電容串聯(lián)電 路23。該電各串聯(lián)電路23的兩i而分別為壓控振蕩電路彳目號輸出端及LC振蕩電路20的輸 出端。
[0019]鏡像電流源電路40的輸出端分別設置在固定電容總成21與可變電容22之間。電 感24兩端分別與電容串聯(lián)電路23兩輸出端、第一交叉耦合管1〇兩輸出端、第二交叉耦合 管30兩輸入端并聯(lián)連接。
[0020]如圖1所示，本實施例中采用一對固定電容作為固定電容總成21與一對可變電容 22串聯(lián)連接。其中，一對固定電容的典型取值分別為2PF，濾波電容60的典型取值為200pF. 一對可變電容 22的典型取值分別為〇· 5pF ;電感24為螺旋電感，其典型取值為2nH ;分壓電 阻50典型取值為15ΚΩ。
[0021]第一交叉耦合管10包含：第一 PM0S管11、第二PM0S管12交叉耦合連接。第一 PMOS管11的柵極與第二PM0S管12的漏極連接，該第二PM0S管 12的柵極與該第一 PM0S 管11的漏極連接。該第一 PMOS管11的漏極、第二PMOS管12的漏極分別為該第一交叉耦 合管10的輸出端。第一 PM0S管11、第二PM0S管12的源極分別接電源輸入端。
[0022]第二交叉耦合管30包含：第一 NM0S管31、第二NM0S管32交叉耦合連接。該第 一 NMOS管31的柵極與該第二NM〇s管32的漏極連接，該第二nM〇S管32的柵極與該第一 NM〇S管31的漏極連接。該第一 nm〇S管31的漏極、第二麗05管32的漏極分別為第二交叉 耦合管30的輸入端。第一 NM〇s管31的源極、第二剛⑵管32的源極分別接地。
[0023]鏡像電流源電路40包含：第一 NMOS管41、第二順OS管42。第一NMOS管41的源 極、第二NM0S管42的源極分別接地，該第一nM〇S管41的柵極、第二麗05管 42的柵極相互 連接；該第一 NMOS管41的漏極為鏡像電流源電路40的輸入端，該第二NM0S管42的漏極 為鏡像電流源電路40的輸出端；具有斜率的負溫度系數(shù)電流信號分別輸入至該第一 NM〇s 管41的柵極、第二NM〇s管42的柵極。
[0024]本實施例中，第二交叉耦合管30的第一 NMOS管31、第二NMOS管32及第一交叉耦 合管10的第一 PM0S管11、第二PM0S管均采用尺寸為80um/0. 18um的M0S器件。鏡像電流 源電路40的第一NMOS管41、第二NMOS管42均采用尺寸為12um/lum的M0S器件。其中， 具有斜率的負溫度系數(shù)電流信號的典型取值為 60uA，其斜率選擇控制位為〇. 18 uA/t；。 [0025]本實施例中，具有斜率的負溫度系數(shù)電流信號流經(jīng)鏡像電流源電路40、分壓電阻 5〇轉化為負溫度系數(shù)的電壓為9〇0mV，溫度變化為2_ 7mV，C，該電壓經(jīng)濾波電容60后作為 一對可變電容2 2的最終控制電壓。
[0026]本發(fā)明提供的一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，具體工作原理如下： 當工作溫度升高時，VC0電路信號輸出端的輸出頻率降低，同時，具有斜率的負溫度系 數(shù)電流信號隨著溫度的升高，該電流值信號的電流值減小，當分壓電阻50阻值不變情況 下，鏡像電流源電路40的輸出端電壓值升高，根據(jù)下述公式： €'^- '?^ι . ·：. ?Mm . 本發(fā)明中，由于鏡像電流源電路40的輸出端電壓值升高，使得變大，則整個LC振蕩電 路20的電容值減少。
[0027]當工作溫度降低時，VC0電路信號輸出端的輸出頻率升高，同時，具有斜率的負溫 度系數(shù)電流信號隨著溫度的降低，該電流值信號的電流值升高，當分壓電阻50阻值不變情 況下，鏡像電流源電路40的輸出端電壓值下降，根據(jù)上式可知，整個 LC振蕩電路2〇的電容 值增大。 ρ〇28]如圖2所示，為通用LC振蕩電路示意圖，電源給電容C充滿電，則在電容上存儲的 能量會在電容C和電感L之間來回交換，有電流在這個回路上流動，以2點為參考點，丨點的 參考電壓為：

【權利要求】
1. 一種頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，其特征在于，該電路包含： 第一交叉耦合管（10)，其輸入端連接外部電源； LC振蕩電路（20)，兩輸出端分別與所述第一交叉耦合管（10)的兩輸出端并聯(lián)連接； 第二交叉耦合管（30 )，兩輸入端分別與所述LC振蕩電路（20 )兩輸出端并聯(lián)連接； 鏡像電流源電路（40)，所述鏡像電流源電路（40)的輸入端輸入具有斜率的負溫度系 數(shù)電流；所述鏡像電流源電路（40 )與所述LC振蕩電路（20 )連接； 分壓電阻（50)，所述分壓電阻（50)的一端與所述第一交叉耦合管（10)的輸入端連接， 該分壓電阻（50)的另一端與所述鏡像電流源電路（40)的輸出端連接； 濾波電容（60)，所述濾波電容（60)的一端與所述鏡像電流源電路（40)的輸出端連接， 該濾波電容（60)的另一端接地。
2. 如權利要求1所述的頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，其特征在于，所述第一 交叉耦合管（10)包含：第一 PMOS管（11)、第二PMOS管（12)交叉耦合連接； 所述第一PMOS管（11)的柵極與所述第二PMOS管（12)的漏極連接，該第二PMOS管（12) 的柵極與該第一 PMOS管（11)的漏極連接； 該第一 PMOS管（11)的漏極、第二PMOS管（12)的漏極分別為該第一交叉耦合管（10) 的輸出端； 所述第一 PMOS管（11)的源極、第二PMOS管（12)的源極分別接外部電源。
3. 如權利要求1所述的頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，其特征在于，所述第二 交叉耦合管（30)包含：第一 NM0S管（31)、第二NM0S管（32)交叉耦合連接； 該第一 NM0S管（31)的柵極與該第二NM0S管（32)的漏極連接，該第二NM0S管（32)的 柵極與該第一 NM0S管（31)的漏極連接； 該第一 NM0S管（31)的漏極、第二NM0S管（32)的漏極分別為所述第二交叉耦合管（30) 的輸入端； 所述第一 NM0S管（31)的源極、第二NM0S管（32)的源極分別接地。
4. 如權利要求1所述的頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，其特征在于，所述鏡像 電流源電路（40)包含：第一 NM0S管（41)、第二NM0S管（42); 所述第一 NM0S管（41)的源極、第二NM0S管（42)的源極分別接地，該第一 NM0S管（41) 的柵極與第二NM0S管（42)的柵極連接； 該第一 NM0S管（41)的漏極為所述鏡像電流源電路（40)的輸入端，該第二NM0S管（42) 的漏極為所述鏡像電流源電路（40)的輸出端；具有斜率的負溫度系數(shù)電流信號分別輸入 至該第一 NM0S管（41)的柵極、第二NM0S管（42)的柵極。
5. 如權利要求4所述的頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，其特征在于， 所述LC振蕩電路（20 )包含： 壓控振蕩電路信號輸入端（25)， 一對可變電容（22)，分別對稱連接設置所述壓控振蕩電路信號輸入端（25)兩側； 一對固定電容總成（21)，分別對稱連接設置在所述一對可變電容（22)兩側，形成電容 串聯(lián)電路（23); 所述電容串聯(lián)電路（23)的兩端分別為壓控振蕩電路信號輸出端； 電感（24)，所述電感（24)兩端分別與所述電容串聯(lián)電路（23)兩輸出端連接。
6. 如權利要求5所述的頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，其特征在于，所述鏡像 電流源電路（40)的輸出端分別連接在所述固定電容總成（21)與所述可變電容（22)之間。
7. 如權利要求5所述的頻率不隨溫度變化的壓控振蕩器電路，其特征在于，每個所述 固定電容總成（21)包含多個固定電容（211 )，一對所述固定電容總成（21)的總電容值分別 相等。
【文檔編號】H03L1/02GK104300967SQ201410484184
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權日:2014年9月19日
【發(fā)明者】韓業(yè)奇, 倪文海, 徐文華 申請人:杭州迦美信芯通訊技術有限公司