一种低相位噪声电感电容压控振荡器制造技术

本发明专利技术涉及电感电容压控振荡器技术领域，具体涉及一种低相位噪声电感电容压控振荡器。本发明专利技术加快了交叉耦合MOS管的电流切换速度，从而减小了交叉耦合MOS管的电流波形占空比，进而降低了交叉耦合MOS管给低相位噪声电感电容压控振荡器带来的相位噪声。另外，本发明专利技术减少了后尾电流源NMOS管的陷阱数量，进一步降低低相位噪声电感电容压控振荡器的相位噪声。本发明专利技术增大交叉耦合负阻所提供的能量，进而增加谐振电路的振荡波形幅度，从而再次降低低相位噪声电感电容压控振荡器的相位噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种低相位噪声电感电容压控振荡器
本专利技术涉及电感电容压控振荡器
，具体涉及一种低相位噪声电感电容压控振荡器。
技术介绍
电感电容压控振荡器是时钟产生和时钟综合电路里的关键模块，通常利用电感电容压控振荡器产生高频的振荡信号。但是，随着振荡频率升高，振荡波形很微小的抖动对其它电路的工作都有很大的影响，所以随着频率的升高对低相位噪声电感电容压控振荡器的相位噪声要求也越来越严格。在低相位噪声电感电容压控振荡器中，电感和电容并联形成谐振电路，在有外界提供给谐振电路足够大的能量后，谐振电路振荡产生频率为的正弦波，而提供能量的单元通常由交叉耦合的MOS对形成负阻来完成。将交叉耦合的MOS对与谐振电路并联就可以形成基本的振荡模块。在低相位噪声电感电容压控振荡器中，提供给谐振电路能量的交叉耦合MOS管在导通时会有电流流过，在电流不为0时就会将电流噪声传递到谐振电路中，导致低相位噪声电感电容压控振荡器输出信号噪声增加。在振荡时，每个交叉耦合MOS管的电流波形呈周期性变化，如果能减小电流波形的占空比，进而减小交叉耦合负阻给谐振电路带来的噪声，从而降低低相位噪声电感电容压控振荡器的输出相位噪声。另外，低相位噪声电感电容压控振荡器的尾电流源MOS管在工作时会产生陷阱，这些陷阱会增大尾电流源上所流过电流的噪声，从而影响谐振电路振荡波形的频谱纯度，增大输出波形相位噪声。在谐振电路振荡时，振荡波形容易受到周围噪声的干扰，如果振荡波形的幅度很小，受到外界干扰会更加严重，从而会增大输出波形相位噪声。所以，如果能增大交叉耦合负阻所提供的能量，那么谐振电路的振荡波形幅度也会增加，从而降低低相位噪声电感电容压控振荡器的相位噪声。图1所示为现有技术中尾电流源固定偏置的低相位噪声电感电容压控振荡器结构示意图，符号表示接电源，符号表示接地。ind是两端电感；Cvar1和Cvar2是可变电容；可变电容调节电压Vtune与Cvar1和Cvar2的阳极相连；固定电容C1接到输入差分电压输出节点VCOP和Cvar1阴极之间；固定电容C2接到输入差分电压输出节点VCON和Cvar2阴极之间；由ind、Cvar1、Cvar2、C1和C2形成基本的谐振电路。PMOS管Mp1和PMOS管Mp2的衬底接电源电压Vdd；PMOS管Mp1的漏极和PMOS管Mp2的栅极接输入差分电压输出节点VCOP；PMOS管Mp2的漏极和PMOS管Mp1的栅极接输入差分电压输出节点VCON；PMOS管Mp1和PMOS管Mp2交叉耦合形成负阻为谐振电路提供能量。NMOS管Mn1的漏极和NMOS管Mn2的栅极与输入差分电压输出节点VCOP相连；NMOS管Mn2的漏极和NMOS管Mn1的栅极与输入差分电压输出节点VCON相连；NMOS管Mn1的衬底和源极短接与NMOS管Mn3的漏极相连；NMOS管Mn2的衬底和源极短接与NMOS管Mn3的漏极相连；NMOS管Mn3的栅极接控制电压Vc；NMOS管Mn3的衬底和源极短接后接地Gnd。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题减小电流波形的占空比，进而减小交叉耦合负阻给谐振电路带来的噪声，从而降低低相位噪声电感电容压控振荡器的输出相位噪声。减小尾电流源NMOS管陷阱数量，从而降低低相位噪声电感电容压控振荡器的相位噪声。增大交叉耦合负阻所提供的的能量，进而增加谐振电路的振荡波形幅度，从而降低低相位噪声电感电容压控振荡器的相位噪声。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种低相位噪声电感电容压控振荡器，包括基本振荡模块，所述基本振荡模块包括：电源电压Vdd、可变电容Cvar1、可变电容Cvar2、可变电容调节电压Vtune、两端电感ind、固定电容C1、固定电容C2、NMOS管Mn1、NMOS管Mn2、PMOS管Mp1和PMOS管Mp2，其特征在于，所述低相位噪声电感电容压控振荡器还包括：NMOS管Mn4、固定电容Cc1、固定电容Cc2、尾电流源偏置电压Vbias、电阻R1和电阻R2；所述低相位噪声电感电容压控振荡器在输入差分电压输出节点VCOP处接固定电容Cc1；所述固定电容Cc1的另一端与NMOS管Mn3的栅极相连，取代控制电压Vc；所述NMOS管Mn4的漏极与NMOS管Mn3的漏极相连，所述NMOS管Mn4的衬底和源极短接后接地Gnd；在输入差分电压输出节点VCON处接固定电容Cc2；固定电容Cc2另一端与NMOS管Mn4栅极相连；电阻R1连接在尾电流源偏置电压Vbias和NMOS管Mn3的栅极之间；电阻R2连接在尾电流源偏置电压Vbias和NMOS管Mn4的栅极之间。优选地，所述NMOS管Mn1的衬底与源极断开，所述NMOS管Mn1的衬底与电源电压Vdd相连；所述NMOS管Mn2的衬底与源极断开，所述NMOS管Mn2的衬底与电源电压Vdd相连。优选地，所述NMOS管Mn1和Mn2的衬底与电源电压Vdd相连的负阻衬底偏压大于所述NMOS管Mn1和Mn2的源极电压。优选地，所述可变电容Cvar1和Cvar2的尺寸相同。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种制作低相位噪声电感电容压控振荡器的方法，所述方法分为如下步骤：在所述低相位噪声电感电容压控振荡器在输入差分电压输出节点VCOP处接固定电容Cc1；将所述固定电容Cc1的另一端与NMOS管Mn3的栅极相连，取代控制电压Vc；将所述NMOS管Mn4的漏极与NMOS管Mn3的漏极相连；将所述NMOS管Mn4的衬底和源极短接后接地Gnd；在输入差分电压输出节点VCON处接固定电容Cc2；将固定电容Cc2另一端与NMOS管Mn4栅极相连；在尾电流源偏置电压Vbias和NMOS管Mn3的栅极之间连接电阻R1；在尾电流源偏置电压Vbias和NMOS管Mn4的栅极之间连接电阻R2。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了另一种制作低相位噪声电感电容压控振荡器的方法，所述方法分为如下步骤：将所述NMOS管Mn1的衬底与源极断开；将所述NMOS管Mn1的衬底与电源电压Vdd相连；将所述NMOS管Mn2的衬底与源极断开；将所述NMOS管Mn2的衬底与电源电压Vdd相连；在所述低相位噪声电感电容压控振荡器在输入差分电压输出节点VCOP处接固定电容Cc1；将所述固定电容Cc1的另一端与NMOS管Mn3的栅极相连，取代控制电压Vc；将所述NMOS管Mn4的漏极与NMOS管Mn3的漏极相连；将所述NMOS管Mn4的衬底和源极短接后接地Gnd；在输入差分电压输出节点VCON处接固定电容Cc2；将固定电容Cc2另一端与NMOS管Mn4栅极相连；在尾电流源偏置电压Vbias和NMOS管Mn3的栅极之间连接电阻R1；在尾电流源偏置电压Vbias和NMOS管Mn4的栅极之间连接电阻R2。(三)有益效果本专利技术，加快了交叉耦合MOS管的电流切换速度，从而减小了交叉耦合MOS管的电流波形占空比，进而降低了交叉耦合MOS管给低相位噪声电感电容压控振荡器带来的相位噪声。另外，本专利技术减少了后尾电流源NMOS管的陷阱数量，进一步降低低相位噪声电感电容压控振荡器的相位噪声。本专利技术将交叉耦合的NMOS管Mn1和Mn2的衬底接到电源电压Vdd上，NMOS管Mn1和Mn2的阈值电压会减小，从而流过NMOS管Mn1和Mn2的电流会增大，交叉耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低相位噪声电感电容压控振荡器，包括基本振荡模块，所述基本振荡模块包括：电源电压Vdd、可变电容Cvar1、可变电容Cvar2、可变电容调节电压Vtune、两端电感ind、固定电容C1、固定电容C2、NMOS管Mn1、NMOS管Mn2、PMOS管Mp1和PMOS管Mp2，所述固定电容C1和C2的电容值大小相等，其特征在于，所述低相位噪声电感电容压控振荡器还包括：NMOS管Mn4、固定电容Cc1、固定电容Cc2、尾电流源偏置电压Vbias、电阻R1和电阻R2；所述低相位噪声电感电容压控振荡器在输入差分电压输出节点VCOP处接固定电容Cc1；所述固定电容Cc1的另一端与NMOS管Mn3的栅极相连，取代控制电压Vc；所述NMOS管Mn4的漏极与NMOS管Mn3的漏极相连，所述NMOS管Mn4的衬底和源极短接后接地Gnd；在输入差分电压输出节点VCON处接固定电容Cc2；固定电容Cc2另一端与NMOS管Mn4栅极相连；电阻R1连接在尾电流源偏置电压Vbias和NMOS管Mn3的栅极之间；电阻R2连接在尾电流源偏置电压Vbias和NMOS管Mn4的栅极之间。

【技术特征摘要】
1.一种低相位噪声电感电容压控振荡器，包括基本振荡模块，所述基本振荡模块包括：电源电压Vdd、可变电容Cvar1、可变电容Cvar2、可变电容调节电压Vtune、两端电感ind、固定电容C1、固定电容C2、NMOS管Mn1、NMOS管Mn2、PMOS管Mp1和PMOS管Mp2，所述固定电容C1和C2的电容值大小相等，其特征在于，所述低相位噪声电感电容压控振荡器还包括：NMOS管Mn4、固定电容Cc1、固定电容Cc2、尾电流源偏置电压Vbias、电阻R1和电阻R2；所述低相位噪声电感电容压控振荡器在输入差分电压输出节点VCOP处接固定电容Cc1；所述固定电容Cc1的另一端与NMOS管Mn3的栅极相连，取代控制电压Vc；所述NMOS管Mn4的漏极与NMOS管Mn3的漏极相连，所述NMOS管Mn4的衬底和源极短接后接地Gnd；在输入差分电压输出节点VCON处接固定电容Cc2；固定电容Cc2另一端与NMOS管Mn4栅极相连；电阻R1连接在尾电流源偏置电压Vbias和NMOS管Mn3的栅极之间；电阻R2连接在尾电流源偏置电压Vbias和NMOS管Mn4的栅极之间；NMOS管Mn3的衬底和源极短接后接地Gnd。2.根据权利要求1所述的一种低相位噪声电感电容压控振荡器，其特征在于，所述NMOS管Mn1的衬底与源极断开，所述NMOS管Mn1的衬底与电源电压Vdd相连；所述NMOS管Mn2的衬底与源极断开，所述NMOS管Mn2的衬底与电源电压Vdd相连。3.根据权利要求2所述的一种低相位噪声电感电容压控振荡器，其特征在于，所述NMOS管Mn1和Mn2的衬底与电源电压Vdd相连的负阻衬底偏压大于所述NMOS管Mn1和Mn2的源极电压。4.根据权利要求1～3项任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王源，甘善良，贾嵩，张钢刚，张兴，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11