串联谐振振荡器制造技术

一种振荡器电路(100)包括第一储能电路(T1)，第一储能电路(T1)包括串联耦合在第一电压轨(14)与第一驱动节点(12)之间的电感性元件(L)和电容性元件(C)。反馈级(F)耦合到第一储能电路(T1)的第一储能输出(13)并且耦合到第一驱动节点(12)。反馈级(F)被布置为响应于存在于第一储能输出(13)处的第一振荡储能电压而生成与电感性元件(L)和电容性元件(C)中流动的第一振荡储能电流同相的在第一驱动节点(12)处的第一振荡驱动电压，由此使得振荡器(100)以电感性元件(L)和电容性元件(C)的串联谐振模式来振荡。

Series resonant oscillator

An oscillator circuit (100) includes a first energy storage circuit (T1), the first energy storage circuit (T1) includes an inductive element (L) and a capacitive element (C) coupled in series between the first voltage rail (14) and the first drive node (a). The feedback stage (F) is coupled to the first energy storage output (13) of the first energy storage circuit (T1) and coupled to the first drive node (12). The feedback (F) is arranged as a response to exist in the first energy output (13) at the first voltage and oscillation of reservoir formation and inductive element (L) and capacitive element (C) the first oscillation flow in the reservoir can the current phase in the first drive node (12) at the first oscillating drive the voltage, which makes the oscillator (100) with inductive element (L) and capacitive element (C) series resonant mode oscillation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及振荡器电路、操作振荡器电路的方法、以及包括振荡器电路的无线通信设备。
技术介绍
本领域中已知且在集成电路芯片中实施的谐波振荡器包括一般称为储能(tank)的电感器和电容器，其操作在储能的谐振频率。通常，这种振荡器将脉冲波形注入到储能中，储能滤除较高的电流谐波并且在其输出处生成正弦电压波形。储能包括并联耦合的电感器和电容器，并且以并联谐振模式操作，其中并联阻抗(也就是，并联耦合的电感器和电容器的阻抗)为高，而从相对低的偏置电流生成相对高的振荡电压。在一些应用中，例如在无线通信装置中，需要具有极低相位噪声结合低功耗的振荡器。这种组合是难以实现的，特别是在可用的电源电压Vdd为低时，而现今的纳米互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺通常是这种情况。增加振荡电压摆幅能够减少振荡器的相位噪声。然而，传统的振荡器被它们能够提供的最大电压摆幅(其范围从2Vdd的峰值单端电压至3Vdd)限制，后者在所谓的D类振荡器中是可能的。减小电感器的电感和增大电容器的电容也能够减少相位噪声。然而，如果所要求的电感非常小，例如数十皮亨，则这种方法可能变得难以管理，这归因于集成电路的开始起到主导作用的寄生电感和电阻。此外，非常小的电感器的品质因数低于针对较大电感器的品质因数，这对于给定的相位噪声电平引起更高的功耗。图1图示了采用并联谐振模式的典型克拉普(Clapp)振荡器。参考图1，克拉普振荡器具有第一储能TA，第一储能TA包括第一电感器LA和第一电容器CA。第一电感器LA和第一电容器CA串联耦合到第一晶体管QA的漏极。为了提供差分储能电压VOUT，克拉普振荡器还具有第二储能TB，第二储能TB包括第二电感器LB和第二电容器CB。第二电感器LB和第二电容器CB串联耦合到第二晶体管QB的漏极。第一和第二晶体管QA、QB使它们的栅极偏置恒定的偏置电压VDC。克拉普振荡器为电流模式振荡器，这意味着第一和第二晶体管QA、QB操作为跨导器，而提供电压至电流转换，并且向它们各自的第一和第二储能TA、TB递送大电流而不加载储能。因此，每个跨导器必须具有高并联阻抗。虽然第一和第二储能TA、TB具有串联耦合的电感器和电容器，但是克拉普振荡器不在串联耦合的电感器和电容器的串联谐振频率处振荡。替代地，克拉普振荡器在由储能中的全部电抗组件(包括第一和第二晶体管QA、QB的漏极与源极之间以及源极与接地之间的电容)确定的频率处振荡。图1中还表示了这些电容。对于向第一和第二晶体管QA、QB的源极供给的给定偏置电流，振荡幅度与偏置电流和等效并联储能电阻成比例。因此，对于图1中所图示的具有由第一和第二电流源IA、IB提供的偏置电流IBIAS的电流模式克拉普振荡器，储能电压VOUT的幅度能够表达为：VOUT＝k.IBIAS.RPEQ (1)其中RPEQ为储能中的每个储能的等效并联电阻，其与储能中的每个储能的品质因数Q成比例，并且k为比例因子。在克拉普振荡器中，储能中的每个储能的并联电阻通过漏极与源极之间以及源极与接地之间的电容性抽头而被晶体管源极处的反馈所恶化。存在对于改进的振荡器的要求。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种振荡器电路，该振荡器电路包括：第一储能电路，包括串联耦合在电压轨与第一驱动节点之间的电感性元件和电容性元件；以及反馈级，耦合到第一储能电路的第一储能输出并且耦合到第一驱动节点；其中反馈级被布置为响应于存在于第一储能输出处的第一振荡储能电压来生成与电感性元件和电容性元件中流动的振荡储能电流同相的在第一驱动节点处的第一振荡驱动电压，由此使得振荡器电路以电感性元件和电容性元件的串联谐振模式来振荡。根据第二方面，提供了一种操作振荡器电路的方法，该振荡器电路包括第一储能电路，第一储能电路包括串联耦合在电压轨与第一驱动节点之间的电感性元件和电容性元件，该方法包括：响应于存在于第一储能输出处的第一振荡储能电压来生成第一驱动节点处的第一振荡驱动电压，其中第一振荡驱动电压与电感性元件和电容性元件中流动的振荡储能电流同相，由此使得振荡器以电感性元件和电容性元件的串联谐振模式来振荡。因此，振荡器电路为电压驱动的并且以串联谐振模式振荡。这使能仅利用低电源电压的高振荡幅度，这使能低相位噪声。以下实施例提供了用于实施振荡器电路和操作振荡器电路的方法的不同的低复杂度解决方案。反馈级可以被布置为生成具有基本上矩形波形的第一振荡驱动电压。这一特征使得开关设备能够被使用，由此使能低功耗。在振荡器电路的第一优选实施例中，第一储能电路可以被布置为响应于第一振荡驱动电压来生成与第一振荡驱动电压同相的第一振荡储能电压，并且反馈级可以包括第一驱动器，第一驱动器被布置为响应于第一振荡储能电压来生成与第一振荡储能电压同相的第一振荡驱动电压。相似地，方法的第一优选实施例可以包括：生成与第一振荡驱动电压同相的第一振荡储能电压；以及响应于第一振荡储能电压来生成与第一振荡储能电压同相的第一振荡驱动电压。第一优选实施例使得单端振荡信号能够以低复杂度方式被生成。在振荡器电路的第一优选实施例的变体中，第一储能电路可以被布置为响应于第一振荡驱动电压来生成与第一振荡驱动电压异相一百八十度的第一振荡储能电压，并且反馈级可以包括第一驱动器，第一驱动器被布置为响应于第一振荡储能电压而通过将信号反相应用到第一振荡储能电压来生成与第一振荡储能电压异相一百八十度的第一振荡驱动电压。相似地，方法的第一优选实施例的变体可以包括：响应于第一振荡驱动电压来生成与第一振荡驱动电压异相一百八十度的第一振荡储能电压；以及响应于第一振荡储能电压而通过将信号反相应用到第一振荡储能电压来生成与第一振荡储能电压异相一百八十度反相的第一振荡驱动电压。该变体使得单端振荡信号能够以低复杂度方式被生成。在振荡器电路的第二优选实施例中，第一储能电路可以被布置为响应于第一振荡驱动电压来生成与第一振荡驱动电压同相的第一振荡储能电压，并且反馈级可以包括：第二驱动器，被布置为通过将信号反相应用到第一振荡储能电压来生成第二振荡驱动电压；第二储能电路，被布置为响应于第二振荡驱动电压来生成与第二振荡驱动电压同相的第二振荡储能电压；以及第一驱动器，被布置为通过将信号反相应用到第二振荡储能电压来生成第一振荡驱动电压。相似地，方法的第二优选实施例可以包括：响应于第一振荡驱动电压来生成与第一振荡驱动电压同相的第一振荡储能电压；通过将信号反相应用到第一振荡储能电压来生成第二振荡驱动电压；响应于第二振荡驱动电压来生成与第二振荡驱动电压同相的第二振荡储能电压；以及通过将信号反相应用到第二振荡储能电压来生成第一振荡驱动电压。第二优选实施例使得平衡振荡信号能够以低复杂度方式被生成。第一和第二储能电路的使用使得准确的相位差能够以低复杂度方式被提供。在振荡器电路的第二优选实施例的第一变体中，第一储能电路可以被布置为响应于第一振荡驱动电压来生成与第一振荡驱动电压异相一百八十度的第一振荡储能电压，并且反馈级可以包括：第二驱动器，被布置为通过将信号反相应用到第一振荡储能电压来生成第二振荡驱动电压；第二储能电路，被布置为响应于第二振荡驱动电压来生成与第二振荡驱动电压同相的第二振荡储能电压；以及第一驱动器，被布置为生成与第二振荡储能电压同相的第一振荡驱动电压。相似地，方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振荡器电路(100)，包括：第一储能电路(T1)，包括串联耦合在电压轨(14)与第一驱动节点(12)之间的电感性元件(L)和电容性元件(C)；以及反馈级(F)，耦合到所述第一储能电路(T1)的第一储能输出(13)并且耦合到所述第一驱动节点(12)；其中所述反馈级(F)被布置为响应于存在于所述第一储能输出(13)处的第一振荡储能电压而生成与所述电感性元件(L)和所述电容性元件(C)中流动的振荡储能电流同相的在所述第一驱动节点(12)处的第一振荡驱动电压，由此使得所述振荡器电路(100)以所述电感性元件(L)和所述电容性元件(C)的串联谐振模式来振荡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种振荡器电路(100)，包括：第一储能电路(T1)，包括串联耦合在电压轨(14)与第一驱动节点(12)之间的电感性元件(L)和电容性元件(C)；以及反馈级(F)，耦合到所述第一储能电路(T1)的第一储能输出(13)并且耦合到所述第一驱动节点(12)；其中所述反馈级(F)被布置为响应于存在于所述第一储能输出(13)处的第一振荡储能电压而生成与所述电感性元件(L)和所述电容性元件(C)中流动的振荡储能电流同相的在所述第一驱动节点(12)处的第一振荡驱动电压，由此使得所述振荡器电路(100)以所述电感性元件(L)和所述电容性元件(C)的串联谐振模式来振荡。2.根据权利要求1所述的振荡器电路(100)，其中所述反馈级(F)被布置为生成具有基本上矩形波形的所述第一振荡驱动电压。3.根据权利要求1或权利要求2所述的振荡器电路(110)，其中所述第一储能电路(T1)被布置为响应于所述第一振荡驱动电压来生成与所述第一振荡驱动电压同相的所述第一振荡储能电压，并且其中所述反馈级(F)包括第一驱动器(D1)，所述第一驱动器(D1)被布置为响应于所述第一振荡储能电压来生成与所述第一振荡储能电压同相的所述第一振荡驱动电压。4.根据权利要求1或权利要求2所述的振荡器电路(110)，其中所述第一储能电路(T1)被布置为响应于所述第一振荡驱动电压来生成与所述第一振荡驱动电压异相一百八十度的所述第一振荡储能电压，并且其中所述反馈级(F)包括第一驱动器(D1)，所述第一驱动器(D1)被布置为响应于所述第一振荡储能电压而通过将信号反相应用到所述第一振荡储能电压来生成与所述第一振荡储能电压异相一百八十度的所述第一振荡驱动电压。5.根据权利要求1或权利要求2所述的振荡器电路(115)，其中所述第一储能电路(T1)被布置为响应于所述第一振荡驱动电压来生成与所述第一振荡驱动电压同相的所述第一振荡储能电压，并且其中所述反馈级(F)包括：第二驱动器(D2)，被布置为通过将信号反相应用到所述第一振荡储能电压来生成第二振荡驱动电压；第二储能电路(T2)，被布置为响应于所述第二振荡驱动电压来生成与所述第二振荡驱动电压同相的第二振荡储能电压；以及第一驱动器(D1)，被布置为通过将信号反相应用到所述第二振荡储能电压来生成所述第一振荡驱动电压。6.根据权利要求1或权利要求2所述的振荡器电路(115)，其中所述第一储能电路(T1)被布置为响应于所述第一振荡驱动电压来生成与所述第一振荡驱动电压异相一百八十度的所述第一振荡储能电压，并且其中所述反馈级(F)包括：第二驱动器(D2)，被布置为通过将信号反相应用到所述第一振荡储能电压来生成第二振荡驱动电压；第二储能电路(T2)，被布置为响应于所述第二振荡驱动电压来生成与所述第二振荡驱动电压同相的第二振荡储能电压；以及第一驱动器(D1)，被布置为生成与所述第二振荡储能电压同相的所述第一振荡驱动电压。7.根据权利要求1或权利要求2所述的振荡器电路(115)，其中所述第一储能电路(T1)被布置为响应于所述第一振荡驱动电压来生成与所述第一振荡驱动电压异相一百八十度的所述第一振荡储能电压，并且其中所述反馈级(F)包括：第二驱动器(D2)，被布置为响应于所述第一振荡储能电压来生成与所述第一振荡储能电压同相的第二振荡驱动电压；第二储能电路(T2)，被布置为响应于所述第二振荡驱动电压来生成与所述第二振荡驱动电压异相一百八十度的第二振荡储能电压；以及第一驱动器(D1)，被布置为响应于所述第二振荡储能电压来生成与所述第二振荡储能电压同相的所述第一振荡驱动电压。8.根据权利要求3至7中任一项所述的振荡器电路(110、115)，其中所述第一储能电路(T1)包括传感器设备(S)，所述传感器设备(S)被布置为响应于所述第一振荡储能电流来生成所述第一振荡储能电压。9.根据权利要求8所述的振荡器电路(110、115)，其中所述传感器设备(S)包括与在所述电压轨(14)和所述第一驱动节点(12)之间的所述电感性元件(L)和所述电容性元件(C)串联耦合的电阻性元件(R)和变压器(X)之一。10.根据权利要求8所述的振荡器电路(110、115)，其中所述传感器设备(S)磁耦合到所述电感性元件(L)，以用于响应于所述第一振荡储能电流而通过磁感应来生成所述第一振荡储能电压。11.根据权利要求1或权利要求2所述的振荡器电路(120)，其中所述第一储能电路(T1)被布置为响应于所述第一振荡驱动电压来生成具有比所述第一振荡驱动电压的相位滞后九十度的相位的所述第一振荡储能电压，并且其中所述反馈级(F)包括相移级(P)，所述相移级(P)被布置为通过将九十度的相位滞后应用到所述第一振荡储能电压来生成第一中间振荡电压，所述反馈级(F)进一步包括第一驱动器(D1)，所述第一驱动器(D1)被布置为通过将信号反相应用到所述第一中间振荡电压来生成所述第一振荡驱动电压。12.根据权利要求1或权利要求2所述的振荡器电路(130)，其中所述第一储能电路(T1)被布置为响应于所述第一振荡驱动电压来生成具有比所述第一振荡驱动电压的相位超前九十度的相位的所述第一振荡储能电压，并且其中所述反馈级(F)包括相移级(P)，所述相移级(P)被布置为通过将九十度的相位滞后应用到所述第一振荡储能电压来生成第一中间振荡电压，所述反馈级(F)进一步包括第一驱动器(D1)，所述第一驱动器(D1)被布置为响应于所述第一中间振荡电压并且与所述第一中间振荡电压同相地生成所述第一振荡驱动电压。13.根据权利要求1或权利要求2所述的振荡器电路(140)，其中所述第一储能电路(T1)被布置为响应于所述第一振荡驱动电压来生成具有比所述第一振荡驱动电压的相位滞后九十度的相位的所述第一振荡储能电压，并且其中所述反馈级(F)包括：第一相移电路(P1)，被布置为通过将九十度的相位滞后应用到所述第一振荡储能电压来生成第一中间振荡电压；第二驱动器(D2)，被布置为响应于所述第一中间振荡电压来生成与所述第一中间振荡电压同相的第二振荡驱动电压；第二储能电路(T2)，被布置为响应于所述第二振荡驱动电压来生成具有比所述第二振荡驱动电压的相位滞后九十度的相位的第二振荡储能电压；第二相移电路(P2)，被布置为通过将九十度的相位滞后应用到所述第二振荡储能电压来生成第二中间振荡电压；以及第一驱动器(D1)，被布置为响应于所述第二中间振荡电压来生成与所述第二中间振荡电压同相的所述第一振荡驱动电压。14.根据权利要求1或权利要求2所述的振荡器电路(150)，其中所述第一储能电路(T1)被布置为响应于所述第一振荡驱动电压来生成具有比所述第一振荡驱动电压的相位滞后九十度的相位的所述第一振荡储能电压，并且其中所述反馈级(F)包括：第一相移电路(P1)，被布置为通过将九十度的相位滞后应用到所述第一振荡储能电压来生成第一中间振荡电压；第二驱动器(D2)，被布置为通过将信号反相应用到所述第一中间振荡电压来生成第二振荡驱动电压；第二储能电路(T2)，被布置为响应于所述第二振荡驱动电压来生成具有比所述第二振荡驱动电压的相位超前九十度的相位的第二振荡储能电压；第二相移电路(P2)，被布置为通过将九十度的相位滞后应用到所述第二振荡储能电压来生成第二中间振荡电压；以及第一驱动器(D1)，被布置为响应于所述第二中间振荡电压来生成与所述第二中间振荡电压同相的所述第一振荡驱动电压。15.根据权利要求1或权利要求2所述的振荡器电路(160)，其中所述第一储能电路(T1)被布置为响应于所述第一振荡驱动电压来生成具有比所述第一振荡驱动电压的相位滞后九十度的相位的所述第一振荡储能电压，并且其中所述反馈级(F)包括：第二驱动器(D2)，被布置为通过将信号反相应用到所述第一振荡储能电压来生成第二振荡驱动电压；第二储能电路(T2)，被布置为响应于所述第二振荡驱动电压来生成具有比所述第二振荡驱动电压的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·安德瑞亚尼，L·法诺里，T·玛特森，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE