一种宽带压控振荡器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种宽带压控振荡器，属于半导体集成电路技术领域，该压控振荡器包括并联连接的电感组件(1)、电容组件(2)和补偿回路(3)，其中，电容组件(2)包括MOS电容单元(21)和反偏二极管单元(22)；MOS电容单元(21)包括多条并联且设置有MOS电容的开关电容支路，并通过数字控制位进行开断控制，以调整MOS电容单元(21)的电容值，实现对所述压控振荡器的输出频率的粗调；反偏二极管单元(22)在偏置电压调整时，通过PN结充电或放电，对所述压控振荡器的调谐电压进行控制，进而实现对所述压控振荡器的输出频率的细调。实现了较大的频率调谐范围和低的相位噪声，同时减小了增益、提高了调谐线性度，从而可保证锁相环环路稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体集成电路
，尤其涉及一种宽带压控振荡器。
技术介绍
随着无线通信技术和集成电路产业的发展，兼容多协议的收发器芯片成为当前无线通信领域的研究热点。频率合成器作为射频前端的关键模块，主要作用是给收发机中的变频电路提供频率可编程的本地载波信号。为了提高频谱效率，现代无线通信系统大都利用频分复用技术，将用于传输信号的信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输一路信号。无线收发机在进行通信时根据信道占用情况、信道质量等进行实时信道切换；具体的，通过改变频率合成器的输出频率来实现信道的切换。目前主流的集成频率合成器绝大部分都是锁相环型频率合成器，锁相环系统的应用十分的广泛，从全球定位系统到时钟恢复电路，再到无线接收机电路等等；不同的应用领域，对其性能的要求是不一样的，重要的一点是其性能的好坏直接影响到通信系统的质量。因此，高速、低相位噪声、低电源抖动、低功耗以及低芯片面积等的锁相环频率合成器系统逐渐成为工程师们的研究重点。随着对锁相环型频率合成器的要求越来越趋向于宽带、低相位噪声、低杂散，作为锁相环型频率合成器中的关键模块—压控振荡器(VCO，Voltage Controlled Oscillator)，是一种将电平变换为相应频率的脉冲变换电路，其设计也需要符合输出频率范围大、相位噪声低的要求。目前应用广泛的VCO结构主要有互补型LC-VCO(即由电感和电容串联或并联构成的调谐器产生振荡频率的VCO)、PMOS负阻对型VCO和NMOS负阻对型LC-VCO。其各自具有不同的优缺点需根据具体需求进行折中选择。式(1)为LC调谐器的振荡频率公式： f = 1 2 π L C - - - ( 1 ) ]]>由上式(1)可知，当电感L一定时，可通过调整电容C来获得不同的输出频率f，而电容C容值的调节是通过改变控制电压Vtune的大小来实现，并且输出频率f与控制电压Vtune存在如图1所示的曲线关系，即单频带VCO的频率调谐范围曲线，图1中，当通过单频带实现频率调谐范围fL～fH时，其增益ΔK可表示为： Δ K = Δ F 0 Δ u 0 - - - ( 2 ) ]]>其中，Δf0为频率范围fL～fH的频率上限与频率下限之差(即fH-fL)，Δu0(即u2-u1)为VCO输出频率覆盖频率范围fL～fH时的电容控制电压的改变量。由于通常当VCO的增益过大时，锁相环环路稳定性会变差。因此，在通过VCO实现宽频带时，需将总带宽划分为多个子频带，并通过控制每个子频带的增益，来避免VCO的高增益，如图2所示，当频率范围fL～fH属于宽频带时，将其划分为fL～fm1、fm1～fm2、fm2～fm3、fm3～fm4和fm4～fH五个子频带，每个子频带的增益曲线分别为L1、L2、L3、L4和L5，每个子频带的增益均较小。进一步，为了通过VCO实现宽的频率调谐范围，现有技术中，VCO选用的可变电容多采用金属电容，并通过控制位来控制调节可变电容的容值，来控制VCO的输出频率依次覆盖各个子频带，并且为确保整个宽频带均覆盖到，各个子频带中每相邻的两个子频带具有一定的重叠区域。虽然可以实现很宽的调谐范围，但是随控制电压的改变金属电容的容值变化率较大，使得部分子频带的增益较大，如图2所示，曲线L5所示的增益明显高于曲线L1～L4所示的增益，进而导致VCO的整体增益变大。进一步，图2中每条曲线的增益均不相同，如曲线L1的增益Δf1/Δu1小于曲线L5的增益Δf2/Δu1，其中，Δu1即为(u4-u3)。然而，通过使每个子频带的增益近似相同，进而确保高的调谐线性度，以保证锁相环环路的稳定性，是目前FS设计的一个热点研究问题。可见，现有技术中通过多个子频带来实现宽频带时还存在VCO的增益大、各个子频带的增益变化很大、调谐线性度差、不利于锁相环环路的稳定性的问题。
技术实现思路
本技术针对现有技术中存在的，当通过多个子频带来实现宽频带时VCO的增益大、各个子频带的增益变化很大、调谐线性度差、不利于锁相环环路的稳定性的问题，提供了一种宽带压控振荡器，既能保证较大的频率调谐范围和低的相位噪声，又可以减小压控振荡器的增益并通过合适的电容参数设置提高调谐线性度，从而保证锁相环环路稳定性。本技术提供了一种宽带压控振荡器，包括并联连接的电感组件、电容组件和补偿回路，所述电容组件包括MOS电容单元和反偏二极管单元；所述MOS电容单元包括多条并联且设置有MOS电容的开关电容支路，所述多条并联的开关电容支路通过数字控制位进行开断控制，以调整所述MOS电容单元的电容值，实现对所述压控振荡器的输出频率的粗调，并将所述压控振荡器需输出的宽频带划分为多个窄频带进行输出；所述反偏二极管单元在偏置电压调整时，通过PN结充电或放电，对所述压控振荡器的调谐电压进行控制，进而实现对所述压控振荡器的输出频率的细调。可选的，任一开关电容支路包括两个容值相等的MOS电容。可选的，所述MOS电容采用反型金属氧化物半导体变容管。可选的，所述数字控制位的位数与所述多条并联的开关电容支路的路数相等。可选的，所述MOS电容具体为N型金属氧化物半导体电容。可选的，当在所述数字控制位的控制下，所述多条并联的开关电容支路中处于导通状态的开关电容支路输出开电容值；所述多条并联的开关电容支路中每相邻的两条开关电容支路的开电容值相差两倍。可选的，当在所述数字控制位的控制下，所述多条并联的开关电容支路中处于关断状态的开关电容支路输出断电容值；所述多条并联的开关电容支路中每相邻的两条开关电容支路的断电容值相差两倍。可选的，所述反偏二极管单元包括：第一二极管、第一电容、第一电阻、第二二极管、第二电容和第二电阻；所述第一电容的一端分别与所述电感组件和所述补偿回路相连、另一端分别与所述第一二极管的阳极和所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接地，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阴极相连；所述第二电容的一端分别与所述电感组件和所述补偿回路相连、另一端分别与所述第二二极管的阳极和所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地。本技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：由于在本技术中，宽带压控振荡器，包括并联连接的电感组件、电容组件和补偿回路，所述电容组件包括MOS电容单元和反偏二极管单元；所述MOS电容单元包括多条并联且设置有MOS电容的开关电容支路，所述多条并联的开关电容支路通过数字控制位进行开断控制，以调整所述MOS电容单元的电容值，实现对所述压控振荡器的输出频率的粗调，并将所述压控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带压控振荡器，包括并联连接的电感组件(1)、电容组件(2)和补偿回路(3)，其特征在于，所述电容组件(2)包括MOS电容单元(21)和反偏二极管单元(22)；所述MOS电容单元(21)包括多条并联且设置有MOS电容的开关电容支路，所述多条并联的开关电容支路通过数字控制位进行开断控制，以调整所述MOS电容单元(21)的电容值，实现对所述压控振荡器的输出频率的粗调，并将所述压控振荡器需输出的宽频带划分为多个窄频带进行输出；所述反偏二极管单元(22)在偏置电压调整时，通过PN结充电或放电，对所述压控振荡器的调谐电压进行控制，进而实现对所述压控振荡器的输出频率的细调。

【技术特征摘要】
1.一种宽带压控振荡器，包括并联连接的电感组件(1)、电容组件(2)和补偿回路(3)，其特征在于，所述电容组件(2)包括MOS电容单元(21)和反偏二极管单元(22)；所述MOS电容单元(21)包括多条并联且设置有MOS电容的开关电容支路，所述多条并联的开关电容支路通过数字控制位进行开断控制，以调整所述MOS电容单元(21)的电容值，实现对所述压控振荡器的输出频率的粗调，并将所述压控振荡器需输出的宽频带划分为多个窄频带进行输出；所述反偏二极管单元(22)在偏置电压调整时，通过PN结充电或放电，对所述压控振荡器的调谐电压进行控制，进而实现对所述压控振荡器的输出频率的细调。2.如权利要求1所述的宽带压控振荡器，其特征在于，任一开关电容支路包括两个容值相等的MOS电容。3.如权利要求1所述的宽带压控振荡器，其特征在于，所述MOS电容采用反型金属氧化物半导体变容管。4.如权利要求1所述的宽带压控振荡器，其特征在于，所述数字控制位的位数与所述多条并联的开关电容支路的路数相等。5.如权利要求1所述的宽带压控振荡器，其特征在于，所述MOS电容具体为N型金属氧化物半导体电容。6.如权利要求1所述的宽带压控振荡器，其特征在于，当在所述数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张科峰，邹维，
申请(专利权)人：武汉芯泰科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42