差分晶体振荡器电路制造技术

一种差分晶体振荡器电路，包括：第一输出端子和第二输出端子；包括交叉耦合至第一输出端子和第二输出端子的第一和第二晶体管的交叉耦合的振荡单元；第一和第二金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)二极管，每个MOSFET二极管包括连接在栅极和漏极端子之间的电阻器，其中第一MOSFET二极管耦合至第一晶体管以向第一晶体管提供在低频时低阻抗负载和在高频时高阻抗负载，其中第二MOSFET二极管耦合至第二晶体管以向第二晶体管提供在低频时低阻抗负载和在高频时高阻抗负载；以及耦合在第一输出端子和第二输出端子之间以建立振荡频率的参考谐振器。

Differential crystal oscillator circuit

A differential crystal oscillator circuit includes first and second output terminals; oscillation unit cross coupled first and second transistors including cross coupled to the first and second output terminals of the first and second; metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) diodes, each MOSFET diode includes a resistor connected with the drain electrode terminal between the gate electrode and the first diode MOSFET, coupled to the first transistor to the first transistor provides a low impedance load at low frequency and high impedance at high frequency, second MOSFET diode coupled to the second transistor to provide second transistor at low frequency, low impedance load and high load impedance at high frequency; and the coupling between the first and second output terminals to establish oscillation frequency reference resonator.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及晶体振荡器电路，并且更具体地涉及差分晶体振荡器。
技术介绍
晶体振荡器(XO)电路是RF系统的关键部件，并且用于在收发器中产生参考频率。对于这些收发器而言，对于不同于收发器所调谐的频率的响应(杂散响应)是挑战性问题之一。XO谐波可以容易地通过多个路径耦合至其他RF电路，并且出现在接收器和发射器输出端处。与单端结构相比，差分XO电路是期望的，这是因为针对串扰和杂散响应的更好免疫性。然而，在XO电路中缺乏低阻抗DC路径使得电路锁定而不是振荡。常规的差分XO电路设计已经使用了晶体管的已修改交叉耦合配对的负跨导(-gm)作为有源器件，并且已经添加了高通滤波以避免在低频锁定。
技术实现思路
本专利技术提供在差分振荡器电路的输出端子处产生振荡频率。在一个实施例中，公开了一种差分晶体振荡器电路。电路包括：第一输出端子和第二输出端子；交叉耦合的振荡单元，包括交叉耦合至第一输出端子和第二输出端子的第一和第二晶体管；第一和第二金属-氧化物半导体场-效应晶体管(MOSFET)二极管，每个MOSFET二极管包括连接在栅极和漏极端子之间的电阻器，其中第一MOSFET二极管耦合至第一晶体管以向第一晶体管提供在低频的低阻抗负载和在高频的高阻抗负载，其中第二MOSFET二极管耦合至第二晶体管以向第二晶体管提供在低频的低阻抗负载和在高频的高阻抗负载；以及耦合在第一输出端子和第二输出端子之间以建立振荡频率的参考谐振器。在另一实施例中，公开了一种用于在差分振荡器电路的输出端子处产生振荡频率的方法。方法包括：使用耦合在输出端子之间的晶体管和参考谐振器的交叉耦合配对产生振荡频率；以及使用耦合至晶体管的交叉耦合配对的MOSFET二极管生成在低频的低阻抗负载和在高频的高阻抗负载，其中MOSFET二极管中的每一个包括连接在栅极和漏极端子之间的电阻器。在又一实施例中，公开了一种用于在差分振荡器电路的输出端子处产生振荡频率的设备。设备包括：用于通过驱动在输出端子之间耦合的参考谐振器而产生振荡频率的装置；以及用于生成在低频的低阻抗负载和在高频的高阻抗负载的装置，其中用于生成的装置耦合至用于产生的装置。本专利技术的其他特征和优点可以从本说明书变得明显，说明书借由示例的方式示出了本专利技术的特征方面。附图说明可以部分地通过研习所附其他附图而发现本专利技术的关于其结构和操作的细节，其中相同的参考数字涉及相同的部件，以及其中：图1是常规差分XO电路的示意图；图2A是根据本专利技术一个实施例的在芯片上配置的差分XO电路和谐振器的功能方框图；图2B示出了配置作为在反馈回路中具有电阻器(R)的PMOS二极管的负载；图2C是MOSFET二极管的ID-VGS特性曲线；图2D是配置作为NMOS晶体管的交叉耦合配对的主振荡装置；图3是根据本专利技术一个实施例的配置具有两个分支的差分XO电缆的示意图；图4是根据本专利技术另一实施例的差分XO电路的示意图；图5是根据本专利技术又一实施例的差分XO电路的示意图；以及图6是示出了根据本专利技术一个实施例的用于在差分振荡器电路的输出端子处产生振荡频率的方法的功能流程图。具体实施方式如上所述，常规的差分XO电路设计已经使用了晶体管的已修改交叉耦合配对的负跨导(-gm)作为有源器件，并且已经添加了高通滤波以避免在低频锁定。例如，图1是常规的差分XO电路100的示意图。在图1中，使用场效应晶体管(FET)120、122的交叉耦合配对以及谐振器110实现差分振荡。电源电压(VDD)通过电阻器140、142耦合至交叉耦合的FET120、122的漏极端子。添加两个AC耦合电容器130、132以提供高通滤波，并且因此提供接近零的DC增益。然而，该配置在某些条件下仍然将引起锁定而不是提供振荡。如在此所述数个实施例使用不同配置以提供差分XO电路。在一个实施例中，晶体管的交叉耦合配对用作主振荡装置。然而，为了避免在低频锁定，将在反馈回路中具有电阻器的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)二极管添加至晶体管的交叉耦合配对的每个分支。在低频时，MOSFET二极管用作低阻抗负载(1/gm)，其减小回路增益并且防止锁定。在高频时，电路的阻抗上升至MOSFET二极管的反馈回路中电阻器的值，并且增加回路增益。可以合适地调节电阻器的值以提供在高频的高阻抗。因此，新配置使得XO电路启动，并且采用较少额外电路装置和较高摆幅而维持振荡。在阅读本说明书之后将变得明显的是如何在各个实施方式和应用中实施本专利技术。尽管将在此描述本专利技术的各个实施方式，应该理解的是仅借由示例而非限制的方式展示这些实施方式。同样地，各个实施方式的该详细说明书不应构造为限制本专利技术的范围或宽度。图2A是根据本专利技术一个实施例的在芯片(包括差分振荡器驱动器电路250)上配置的差分XO电路200以及参考谐振器230的功能方框图。谐振器230可以由各种谐振晶体材料形成，包括石英和电气石。例如，谐振器230可以由精密地切割、划定大小和形状以在特定频率下谐振的石英块件形成。在一个实施例中，谐振器230是石英谐振器。在另一实施例中，谐振器230是LC储能谐振器。在所示的图2A的实施例中，谐振器230通过作为振荡器驱动器电路250的输出端子的端子配对260、262而连接至振荡器驱动器电路250。谐振器230优选地与差分振荡器驱动器电路250片外安装。振荡器驱动器电路250包括交叉耦合的振荡单元220，包括第一部分222和第二部分224，以及负载配对210、212。第一部分222耦合至负载210，以及第二部分224耦合至负载212。进一步，负载配对210、212耦合至电源电压(VDD)并且振荡装置220连接至接地电压。在操作中，差分振荡器驱动器电路250驱动谐振器230以在特定频率振荡，以便于限定跨越差分XO电路200的两个对称输出端子260、262的正弦和差分输出信号。正弦和差分输出信号适合用于各种应用，诸如锁相环，频率可调谐的数字滤波器，直接数字频率合成器，以及类似功能的装置。在图2B中所示的一个实施例中，负载配对210、212中的每一个配置作为在反馈回路中具有电阻器(R)的MOSFET二极管。对于电阻器R的典型值是在若干KΩ的范围中。在图2B中，MOSFET二极管210、212配置作为p沟道MOSFET(PMOS)二极管，当在PMOS二极管的栅极端子处电压超过阈值电压(VTh)时其仅沿一个方向导通电流。如图2C中所示，超过阈值电压(VTh)，MOSFET二极管的特性(反映在ID-VGS曲线中)表现出非常类似于具有二次I-V特性的二极管。漏极电流ID可以表示如下：其中ID＝漏极电流；μn＝电子迁移率；Cox＝单位面积的栅极电容；VGS＝栅极至源极电压；VTh＝阈值电压。返回参照图2B，电阻器(R)连接在PMOS二极管的漏极端子和栅极端子之间。PMOS二极管的源极端子连接至电源电压(VDD)。因此，MOSFET二极管负载210、212的阻抗在低频时是低的(1/gm)，因为反馈电阻(R)断开，并且MOSFET二极管负载210、212的阻抗在反馈电阻(R)的值处在高频时是高的。如上所述，负载在低频的低阻抗减小回路增益并且防止锁定。进一步，负载在高频时高阻抗将电路的阻抗增加至反馈回路中电阻器的值并且增加回路增益。在其他实施例中，负载21本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差分晶体振荡器电路，包括：第一输出端子和第二输出端子；交叉耦合的振荡单元，包括交叉耦合至所述第一输出端子和所述第二输出端子的第一晶体管和第二晶体管；第一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)二极管和第二金属氧化物半导体场效应晶体管二极管，每个MOSFET二极管包括连接在栅极端子和漏极端子之间的电阻器，其中所述第一MOSFET二极管耦合至所述第一晶体管以向所述第一晶体管提供在低频时的低阻抗负载和在较高频时的高阻抗负载，其中所述第二MOSFET二极管耦合至所述第二晶体管以向所述第二晶体管提供在低频时的低阻抗负载和在较高频时的高阻抗负载；以及参考谐振器，耦合在所述第一输出端子和所述第二输出端子之间以建立振荡频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.22 US 14/338,2411.一种差分晶体振荡器电路，包括：第一输出端子和第二输出端子；交叉耦合的振荡单元，包括交叉耦合至所述第一输出端子和所述第二输出端子的第一晶体管和第二晶体管；第一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)二极管和第二金属氧化物半导体场效应晶体管二极管，每个MOSFET二极管包括连接在栅极端子和漏极端子之间的电阻器，其中所述第一MOSFET二极管耦合至所述第一晶体管以向所述第一晶体管提供在低频时的低阻抗负载和在较高频时的高阻抗负载，其中所述第二MOSFET二极管耦合至所述第二晶体管以向所述第二晶体管提供在低频时的低阻抗负载和在较高频时的高阻抗负载；以及参考谐振器，耦合在所述第一输出端子和所述第二输出端子之间以建立振荡频率。2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一MOSFET二极管和所述第二MOSFET二极管分别被配置作为第一p沟道MOSFET(PMOS)二极管和第二p沟道MOSFET二极管。3.根据权利要求2所述的电路，进一步包括：电流源，所述电流源耦合至所述第一PMOS二极管和所述第二PMOS二极管的源极端子并且耦合至电源电压。4.根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一MOSFET二极管和所述第二MOSFET二极管的源极端子耦合至电源电压。5.根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管被配置作为n沟道MOSFET(NMOS)晶体管。6.根据权利要求5所述的电路，其中，所述NMOS晶体管的源极端子耦合至接地电压。7.根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一MOSFET二极管和所述第二MOSFET二极管的漏极端子耦合至所述第一晶体管和所述第二晶体管的漏极端子。8.根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一MOSFET二极管和所述第二MOSFET二极管分别被配置作为第一n沟道MOSFET(NM...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·拉亚维，A·卡沃西恩，A·科哈利利，M·B·瓦希德法尔，A·科米加尼，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US