用于电感-电容压控振荡器的设计结构制造技术

本发明专利技术涉及用于电感-电容压控振荡器的设计结构。本发明专利技术的实施例提供了用于补偿LC-振荡回路VCO的振荡频率(FOO)的变化的设计结构与方法，该设计结构包括第一节点；第二节点；电感器；允许设计结构获得目标FOO的第一电容性网络(FCN)；补偿设计结构的FOO的变化的补偿电容性网络(CCN)；允许设计结构获得期望FOO的第二电容性网络(SCN)；向SCN供应电压并且耦合到SCN的滤波器；补偿设计结构的FOO的变化的跨导体；及耦合到SCN、生成并向CCN供应足以允许CCN补偿设计结构的FOO的减小的电压的子电路。第一和第二节点耦合到电感器、FCN、CCN、SCN和子电路。

【技术实现步骤摘要】
电路及设计方法
本专利技术总体上涉及设计结构领域，并且尤其是涉及用于电感-电容压控振荡器的设计结构。
技术介绍
电感-电容压控振荡器(LC谐振腔(LCtank)VCO)生成处于特定频率的信号，或者能够从更复杂的信号中挑选出处于特定频率的信号。LC谐振腔VCO在广泛的集成电路应用中被采用，包括频率调谐、电压/电流放大、RF放大器及Foster-Seeley鉴别器。LC谐振腔VCO包括电感-电容调谐电路(LC谐振腔)，该电路以由电感器和电容器二者的特征确定的特定频率(振荡频率)振荡。LC谐振腔通常包括两组电容性元件(一排可数字选择的元件和一个连续频率控制元件)，使得在操作中，近似的目标频率可以被这排元件选择，同时连续频率控制元件允许LC谐振腔停留在特定频率上。但是，LC谐振腔不是自保持的而且随着时间流逝损失能量，这导致振荡频率的幅值逐步减小。为了抵抗能量的损失及伴随的振荡频率减小，LC谐振腔VCO采用生成负电阻并向LC谐振腔提供等于该LC谐振腔所损失能量的能量以维持LC谐振腔振荡的放大器，例如，跨导体。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了用于补偿电感-电容压控振荡器的振荡频率的变化的设计结构与方法，该设计结构包括第一节点、第二节点及耦合到第一节点和第二节点的电感器。该设计结构还包括耦合到第一节点和第二节点的第一电容性网络，其中第一电容性网络被设计成允许该设计结构获得近似目标振荡频率；耦合到第一节点和第二节点的第二电容性网络，其中第二电容性网络允许设计结构获得期望的振荡频率；及耦合到第二电容性网络的滤波器，其中滤波器向第二电容性网络供应电压。另外，该设计结构还包括：耦合到第一节点和第二节点的跨导体，其中该跨导体被设计成补偿设计结构中振荡频率的变化；及耦合到补偿电容性网络的子电路，其中电压感测电路生成并向补偿电容性网络供应足以允许补偿电容性网络补偿设计结构的振荡频率的减小的电压。在某些实施例中，第一电容性网络包括第一电容性支路；该第一电容性支路包括变容二极管、晶体管、场效应晶体管、电容器或电容性元件；第一电容性网络由输入数据位控制，其中输入数据位的值确定由第一电容性网络生成的电容；第二电容性网络包括第二电容性支路；该第二电容性支路包括变容二极管、晶体管、场效应晶体管、电容器或电容性元件；并且补偿电容性网络包括第三电容性支路。在其它实施例中，第三电容性支路包括源极、漏极和主体短路的FET；第三电容性支路包括变容二极管、晶体管、场效应晶体管、电容器或任何电容性元件；而且跨导体包括一对交叉耦合的场效应晶体管。在还有其它实施例中，子电路包括：耦合到电源电压的第一电阻器；经第一节点耦合到第一电阻器的第二电阻器；经第二节点栅极耦合到第一节点的第一场效应晶体管，其中第一场效应晶体管源极耦合到电源电压，并且其中第一场效应晶体管经第三节点漏极耦合到第三电阻器；经第四节点栅极耦合到第三节点的第二场效应晶体管，其中第一场效应晶体管源极耦合到电源电压，并且其中第二场效应晶体管经第五节点漏极耦合到第四电阻器；经第六节点栅极耦合到第五节点的第三场效应晶体管，其中第三场效应晶体管源极耦合到电源电压，并且其中第三场效应晶体管经第七节点漏极耦合到第五电阻器；其中第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和第五电阻器接地耦合；并且其中该子电路经第八节点耦合到补偿电容性网络。附图说明图1绘出了根据本专利技术实施例的LC谐振腔VCO。图2是根据本专利技术实施例的说明设计图1的电路的步骤的流程图。图3是用在半导体设计、制造和/或测试中的设计过程的流程图。具体实施方式本专利技术公开了用于补偿电感-电容压控振荡器（LC谐振腔VCO）中电源电压依赖的方法与设计。一般来说，LC谐振腔VCO的振荡频率对电源电压（Vra）敏感，其中，振荡频率相对于其额定振荡频率遭受非预期的变化（频率漂移）。这种频率漂移会导致振荡频率范围（调谐范围）的减小，可以考虑特定的系统需求在这个范围上调整/操作LC谐振腔VCO。图1绘出了根据本专利技术实施例的LC谐振腔VCO。电路配置100包括节点140和142、电感器110、第一电容性网络119、第二电容性网络125、滤波器148、跨导体146、补偿电容性网络156及子电路175。节点140和142耦合到电感器110、第一电容性网络119、第二电容性网络125、滤波器148、跨导体146和补偿电容性网络156。第一电容性网络119是可数字选择的变容二极管网络，其允许电路100获得近似目标振荡频率。第一电容性网络包括电容性支路114和118。虽然没有示出，但是第一电容性网络119可以包括比所绘出的更少或更多的电容性支路。电容性支路114和118每个都可以包括两个变容二极管而且每个电容性支路都耦合到节点140和142。在一种实施例中，电容性支路114和/或电容性支路118可以包括，例如，变容二极管、晶体管、场效应晶体管、电容器或者电容性元件。电容性支路114和118分别由调谐位b[0]和b[n]控制，它通过供应中心电压来影响电容性支路114和118的电容。例如，当调谐位值为零时，所关联的电容性支路处于活动状态；但是，当那个值为一时，所关联的电容性支路不处于活动动态。第二电容性网络125可以是允许电路100被调谐到期望振荡频率的连续频率控制电容性网络。第二电容性网络125可以包括电容性支路122和124。另外，电容性支路122和124可以每个都包括串联耦合的两个变容二极管。更进一步，电容性支路122和124可以包括，例如，能够生成允许电路100生成期望振荡频率的期望电容的变容二极管、电容器、晶体管、场效应晶体管或者电容性元件。再进一步，电容性支路122和124可以每个都耦合到节点140和142。第二电容性网络125可以经节点144和146接收由滤波器148供应的连续电压，其中节点144和146分别耦合到电容性支路122和124的公共结点。如以上所讨论的，虽然LC谐振腔VCO，例如电路100，可以生成期望的振荡频率，但是，除非被由例如跨导体146供应的附加的力驱动，否则所生成的振荡频率将最终减小至零。跨导体150是可以通过向电路100供应负跨导（-gm）来补偿电路100的振荡频率的变化来维持由电路100生成的振荡频率的跨导体，例如gm单元。在一种实施例中，跨导体150可以是包括至少两个交叉耦合的FET的gm单元。在某些实施例中，跨导体150可以包括以下特性中的至少一个：高带宽、低噪声、低功耗、高输出阻抗、低变形或者良好的共模抑制。总的来说，跨导体146可以是能够向电路100供应足以补偿电路100的振荡频率的变化的负gm的任何跨导体。如以上所讨论的，LC谐振腔VCO，例如电路100，的振荡频率对电源电压Vra敏感，由此，Vra的增大将导致电路100的调谐范围（振荡频率）的变化。振荡频率依据电容的变化可以利用公式[1]看到。其中f是振荡频率，L是电感而C是电容。由于Vra的变化所造成的电容差是电压依赖确定VDD。一旦确定了VDD，就可以设计其电压依赖与LC谐振腔VCO的电压依赖(-VDD)相反的补偿电容器支路，例如补偿电容器支路156。补偿电容性网络156是设计成补偿电路100的振荡频率变化的电容性网络，其中振荡频率的变化是由于Vra的变化所造成的。补偿电容性网络1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：第一节点；第二节点；耦合到第一节点和第二节点的电感器；耦合到第一节点和第二节点的第一电容性网络，其中所述第一电容性网络被设计成允许设计结构获得近似目标振荡频率；耦合到第一节点和第二节点的补偿电容性网络，其中所述补偿电容性网络被设计成补偿由于设计结构的电源电压依赖所造成的设计结构的振荡频率的变化；耦合到第一节点和第二节点的第二电容性网络，其中所述第二电容性网络允许设计结构获得期望振荡频率；耦合到第二电容性网络的滤波器，其中所述滤波器向第二电容性网络供应电压；耦合到第一节点和第二节点的跨导体，其中所述跨导体被设计成补偿设计结构中振荡频率的变化；及耦合到补偿电容性网络的子电路，其中所述子电路生成并向补偿电容性网络供应足以允许补偿电容性网络补偿设计结构的振荡频率的减小的电压。

【技术特征摘要】
2013.01.04 US 13/734,3641.一种电路，包括：第一节点；第二节点；耦合到第一节点和第二节点的电感器；耦合到第一节点和第二节点的第一电容性网络，其中所述第一电容性网络被设计成允许所述电路获得近似目标振荡频率；耦合到第一节点和第二节点的补偿电容性网络，其中所述补偿电容性网络被设计成补偿由于所述电路的电源电压依赖所造成的所述电路的振荡频率的变化；耦合到第一节点和第二节点的第二电容性网络，其中所述第二电容性网络允许所述电路获得期望振荡频率；耦合到第二电容性网络的滤波器，其中所述滤波器向第二电容性网络供应电压；耦合到第一节点和第二节点的跨导体，其中所述跨导体被设计成补偿所述电路中振荡频率的变化；及耦合到补偿电容性网络的子电路，其中所述子电路生成并向补偿电容性网络供应足以允许补偿电容性网络补偿所述电路的振荡频率的减小的电压，其中子电路包括至少一个经由一节点栅极耦合到另一节点的场效应晶体管，并且其中子电路包括：耦合到电源电压的第一电阻器；经第一节点耦合到第一电阻器的第二电阻器；经第二节点栅极耦合到第一节点的第一场效应晶体管，其中所述第一场效应晶体管源极耦合到电源电压，并且其中所述第一场效应晶体管经第三节点漏极耦合到第三电阻器；经第四节点栅极耦合到第三节点的第二场效应晶体管，其中所述第二场效应晶体管源极耦合到电源电压，并且其中所述第二场效应晶体管经第五节点漏极耦合到第四电阻器；经第六节点栅极耦合到第五节点的第三场效应晶体管，其中所述第三场效应晶体管源极耦合到电源电压，并且其中所述第三场效应晶体管经第七节点漏极耦合到第五电阻器；其中第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和第五电阻器接地耦合；并且其中子电路经第八节点耦合到补偿电容性网络。2.如权利要求1所述的电路，其中第一电容性网络包括第一电容性支路。3.如权利要求2所述的电路，其中第一电容性支路包括变容二极管、晶体管、场效应晶体管或者电容器。4.如权利要求1所述的电路，其中第一电容性网络是由输入数据位控制的，其中所述输入数据位的值确定由第一电容性网络产生的电容。5.如权利要求1所述的电路，其中第二电容性网络包括第二电容性支路。6.如权利要求5所述的电路，其中第二电容性支路包括变容二极管、晶体管、场效应晶体管或者电容器。7.如权利要求1所述的电路，其中补偿电容性网络包括第三电容性支路。8.如权利要求7所述的电路，其中第三电容性支路包括源极、漏极和主体短路的FET。9.如权利要求7所述的电路，其中第三电容性支路包括变容二极管、晶体管、场效应晶体管或者电容器。10.如权利要求1所述的电路，其中跨导体包括一对交叉耦合的场效应晶体管。11.一种设计方法，包括：把在有形机器可读数据存储介质上编码的硬件描述语言HDL设计结构转换成第二设计结构，所述HDL设计结构包括当在计算机辅助设计系统中被处理时生成电感-电容压控振荡器的机器可执行表示的元件，其中所述设计结构包括：第一节点；第二节点；耦合到第一节点和第二节点的电感器；耦合到第一节点和第二节点的第一电容性网络，其中所述第一电容性网络被设计成允许设计结构获得近似目标振荡频率；耦合到第一节点和第二节点的补偿电容性网络，其中所述补偿电容性网络被设计成补偿由于设计结构的电源电压依赖所造成的设计结构的振荡频率的变化；耦合到第一节点和第二节点的第二电容性网络，其中所述第二电容性网络允许设计结构获得期望振荡频率；耦合到第二电容性网络的滤波器，其中所述滤波器向第二电容性网络供应电压；耦合到第一节点和第二节点的跨导体，其中所述跨导体被设计成补偿设计结构中振荡频率的变化；及耦合到补偿电容性网络的子电路，其中所述子电路生成并向补偿电容性网络供应足以允许补偿电容性网络补偿设计结构的振荡频率的减小的电压，其中子电路包括：耦合到电源电压的第一电阻器；经第...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·A·爱因斯潘，R·克尔卡尔，A·R·马兰迪，R·M·马兰迪，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US