The invention discloses a micro voltage controlled oscillator based on tunable active inductance, which comprises a first active inductance, a second active inductance, a first injection current source, a second injection current source and a self cascode negative resistance circuit. The first and second active inductors are based on gyrator principle, which are composed of positive transconductance amplifier, negative transconductance amplifier, active feedback resistor, auxiliary capacitor and adjustable current source; the first and second injected current sources are located on both sides of negative resistance circuit, which are composed of MOS transistors; the self cascode negative resistance circuit is composed of four MOS transistors, which are connected by cross-coupling mode. Compensate the energy loss of the resonant circuit. The voltage controlled oscillator of the invention adopts active inductor instead of passive spiral inductor, and uses injected current source and self cascode negative resistance circuit to realize. Compared with the traditional inductance capacitance voltage controlled oscillator, the invention realizes inductance adjustment by changing the external control voltage, thereby achieving the purpose of wide frequency tuning range of the oscillator and reducing the chip area.
【技术实现步骤摘要】
一种基于可调谐有源电感的微型压控振荡器
本专利技术涉及一种射频器件与射频集成电路设计领域,特别涉及一种基于可调谐有源电感的微型压控振荡器。
技术介绍
当前,微型化射频集成电路设计对实现工作在人体体内的可植入式生物医疗设备(如无线胶囊内窥镜)或新兴的可穿戴式设备具有非常重要的理论与现实意义。在微型化射频集成电路设计中,压控振荡器是不可或缺的重要功能模块,它为射频收发机提供频率稳定且可控的本振信号。目前压控振荡器可分为LC负阻振荡器与环形振荡器两大类。LC负阻振荡器由电感电容谐振回路和有源负阻模块构成,如图1所示,其振荡频率由谐振回路的谐振频率决定,具有频率稳定度高和相位噪声低等优点,但它需要无源螺旋电感元件。由于无源螺旋电感的电感值不可调谐,极大地限制了LC负阻振荡器的频率调谐范围,在宽带电路应用中并不具有吸引力。为了实现宽的频率调谐范围,有学者提出了一些改进方法,如采用开关电感或者开关电容阵列,虽然LC负阻振荡器的频率调谐范围得到了改善,但也极大地增加了芯片面积和电路复杂性,不符合微型化射频集成电路的设计需要。与LC负阻振荡器相比,环形振荡器由几个相同的延时单元形成环路而构成,环形振荡器无需电感无源元件,芯片面积小,频率调谐范围宽,能提供多相位输出,但它的相位噪声性能较差,同时射频环形振荡器很难提供振荡器的特征方程、起振条件以及振荡频率等关键设计参数。近年来随着CMOS技术的发展,MOS管元件尺寸不断缩小,但占大部分芯片面积的无源螺旋电感元件并不随CMOS技术的演进而成比例缩小。另一方面,基于回转器原理的有源电感由一个正跨导放大器和一个负跨导放大器构成回转 ...
【技术保护点】
1.一种基于可调谐有源电感的微型压控振荡器,其特征在于,提出的微型压控振荡器包括:第一输出端口(VO+)、第二输出端口(VO‑)、第一有源电感、第二有源电感、第一注入电流源、第二注入电流源和self‑cascode负阻电路。
【技术特征摘要】
1.一种基于可调谐有源电感的微型压控振荡器,其特征在于,提出的微型压控振荡器包括:第一输出端口(VO+)、第二输出端口(VO-)、第一有源电感、第二有源电感、第一注入电流源、第二注入电流源和self-cascode负阻电路。2.根据权利要求1所述的一种基于可调谐有源电感的微型压控振荡器,其特征在于,所述第一注入电流源与第二注入电流源具有完全相同的结构,它们都是由单个晶体管构成,分别位于负阻电路两侧;其中第一注入电流源由第十七晶体管(M17)构成,其栅极接偏置电压(Vinj),漏极与第一输出端口(VO+)和第一有源电感输入端相连,第二注入电流源由第十八晶体管(M18)构成,其栅极接偏置电压(Vinj),漏极与第二输出端口(VO-)和第二有源电感输入端相连。3.根据权利要求1所述的一种基于可调谐有源电感的微型压控振荡器,其特征在于,所述self-cascode负阻电路由四个晶体管(M13、M14、M15、M16)构成,第十三晶体管(M13)栅极与第十五晶体管(M15)栅极相连并接至第二输出端口(VO-),第十四晶体管(M14)栅极与第十六晶体管(M16)栅极相连并接至第一输出端口(VO+),它们之间形成交叉耦合的连接方式,给压控振荡器提供负阻,补偿谐振回路的能量损失。4.根据权利要求1所述的一种基于可调谐有源电感的微型压控振荡器,其特征在于,所述第一有源电感和第二有源电感具有完全相同的结构,都是基于回转器原理实现,它们由正跨导放大器、负跨导放大器、有源反馈电阻、辅助电容、第一可调电流源和第二可调电流源构成;其中,第一有源电感的正跨导放大器由第一晶体管(M1)和第三晶体管(M3)级联构成,负跨导放大器由第二晶体管(M2)构成,正跨导放大器的输出端与负跨导放大器的输入端通过有源反馈电阻连接,正跨导放大器的输入端与负跨导放大器的输出端相连,并作为第一有源电感的输入端,正跨导放大器与负跨导放大器相互交叉连接构成回转器,并把MOS管的极间寄生电容和辅助电容(C1)一起回转成等效电感元件;第二有源电感的正跨导放大器由第七晶体管(M7)和第九晶体管(M9)级联构成,负跨导放大器由第八晶体管(M8)构成,正跨...
【专利技术属性】
技术研发人员:万求真,徐丹丹,邓铭鑫,彭博威,马启祝,
申请(专利权)人:湖南师范大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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