压控振荡器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种压控振荡器，包括负阻电路、LC谐振回路；所述负阻电路连接电流源，所述负阻电路连接所述LC谐振回路；所述LC谐振回路包括第一电容、变压器、电感、第二电容；所述第一电容与所述变压器的初级线圈之间并联连接；所述变压器的次级线圈、所述电感、所述第二电容之间相互并联连接；所述第一电容为变容管。采用本实用新型专利技术基于单个变压器、单个电感构成的压控振荡器可以有效降低LC谐振回路的电感值、提高品质因数Q值、缩小电路版图面积。

Voltage controlled oscillator

The utility model discloses a voltage controlled oscillator, which includes a negative resistance circuit and a LC resonance circuit; the negative resistance circuit is connected with a current source, and the negative resistance circuit is connected with the LC resonance circuit; the LC resonance circuit includes a first capacitor, a transformer, an inductor and a second capacitor; the first capacitor is connected in parallel with the primary coil of the transformer; the secondary coil of the transformer The inductance and the second capacitance are connected in parallel with each other; the first capacitance is a varactor. The voltage controlled oscillator based on a single transformer and a single inductance of the utility model can effectively reduce the inductance value of the LC resonance circuit, improve the Q value of the quality factor, and reduce the circuit layout area.

【技术实现步骤摘要】
压控振荡器
本技术涉及振荡器
，特别涉及一种压控振荡器。
技术介绍
现有技术中，压控振荡器(Voltage-ControlledOscillator，简称VCO)是一种输出频率与输入控制电压之间存在对应关系的振荡电路，其输出频率是输入控制电压的函数。振荡器(Oscillator)是指在没有外部信号激励下，自身就能够将直流电能转换成周期性交流信号的电路。若振荡器的工作状态、振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，该振荡器就构成一个压控振荡器。压控振荡器的类型包括LC压控振荡器、RC压控振荡器、晶体压控振荡器。压控振荡器的主要技术要求包括频率稳定度好、控制灵敏度高、调频范围宽、频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。其中，晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄；RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽；而LC压控振荡器的性能居于二者之间。当前主流的压控振荡器采用电感和电容谐振方式实现，即LC压控振荡器，电容包括固定电容和变容管(可变电容)；通过控制变容管的电压来改变电感和电容谐振频率，从而改变压控振荡器的输出频率。压控振荡器的主要性能指标为相位噪声(PhaseNoise，简称PN)，而LC压控振荡器的相位噪声(PN)和功耗之间存在折衷关系，若增加压控振荡器的功耗，需要通过减小LC谐振回路的并联等效电阻即减小电感值来实现。在现有技术中，减小LC压控振荡器电感值的一种常用方案是通过采用线圈数少、面积小的片上电感来减小电感值；当采用该种简单方式减小电感值时，相位噪声(PN)可以降低3dB，同时LC压控振荡器的功耗增加一倍。减小LC压控振荡器电感值的另一种常用方案是利用两个1∶n的变压器来减小电感值，如图1所示。将基于两个背对背连接的比值为1∶n的片上变压器T1、T2应用到片上LC压控振荡器中可以将LC压控振荡器的电感值Lp减小至Lp/(1+n2)，如图2所示。然而，专利技术人经研究发现，现有技术中的第一种方案采用线圈数少、面积小的片上电感来减小电感值虽然简单明了，但是当电感值减小至一定程度后，LC谐振回路的连接电阻会成为主导的寄生电阻，该寄生电阻降低了LC压控振荡器的相位噪声(PN)；在第二种方案中，如图2所示，增加两个1∶n的变压器可以有效地减小电感值，但增加两个变压器又会大大增加LC压控振荡器的电路板面积，并且由于其需要两个同样的变压器，导致电路设计的灵活性变差，同时变压器的品质因数Q值较低，增加了LC压控振荡器的相位噪声(PN)。
技术实现思路
基于此，为解决现有技术中的技术问题，特提出了一种压控振荡器。所述压控振荡器包括负阻电路、LC谐振回路；所述负阻电路连接电流源；所述LC谐振回路连接所述负阻电路；所述LC谐振回路包括第一电容、变压器、电感、第二电容；所述第一电容与所述变压器的初级线圈之间并联连接；所述变压器的次级线圈、所述电感、所述第二电容之间相互并联连接；所述第一电容为变容管。在一种实施例中，所述LC谐振回路包括变压器电感网络，所述变压器电感网络包括所述变压器、所述电感；所述变压器为片上变压器，所述电感为片上电感；所述变压器电感网络的左侧为变压器的初级线圈输入端口；所述变压器电感网络的右侧为所述变压器的次级线圈输出端口、所述电感的输入端口以及所述变压器的初级线圈中心抽头端口。在一种实施例中，所述电感与所述变压器共用电路版图区域，且所述电感的线圈与所述变压器的初级线圈及次级线圈之间相隔距离超过10微米。在一种实施例中，其中，所述电感为包含两层厚金属层的单圈电感。在一种实施例中，所述负阻电路为交叉耦合管；所述交叉耦合管由NMOS管和/或PMOS管构成；所述交叉耦合管包括NMOS交叉耦合管、PMOS交叉耦合管或者NMOS及PMOS互补交叉耦合管。在一种实施例中，所述交叉耦合管包括第一MOS管、第二MOS管；所述第一MOS管、所述第二MOS管为相同尺寸、相同类型的MOS管；所述第一MOS管的栅极与所述第二MOS管的漏极相互连接，并连接至所述第一电容的一端；所述第二MOS管的栅极与所述第一MOS管的漏极相互连接，并连接至所述第一电容的另一端；所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极相互连接，并连接至所述电流源。在一种实施例中，所述电流源为带尾电流源或无尾电流源。实施本技术实施例，将具有如下有益效果：采用本技术基于单个变压器、单个电感构成的压控振荡器的技术方案，有效降低了LC谐振回路的电感值，提高了品质因数Q值，缩小了电路版图面积。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1为现有技术中减小电感的LC谐振回路电路示意图；图2为现有技术中减小电感的LC谐振回路结构示意图；图3为本技术中压控振荡器的电路示意图；图4为本技术中压控振荡器的变压器电感网络的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术公开了一种基于单个变压器T1、单个电感L的LC压控振荡器。首先，所述变压器T1有效降低了LC谐振回路的电感值；其次，采用电感可提高整个电路的品质因数Q值；最后，采用单个变压器且电感和变压器共用面积有效地缩小了电路版图面积。如图3所示为压控振荡器的电路示意图，所述压控振荡器包括负阻电路、LC谐振回路；电流源连接所述负阻电路；所述负阻电路连接所述LC谐振回路；所述LC谐振回路包括第一电容C1、变压器T1、电感L、第二电容C2；所述第一电容C1与所述变压器T1的初级线圈LP相互并联连接；所述变压器T1的次级线圈Ls、所述电感L、所述第二电容C2之间相互并联连接；所述第一电容C1为变容管。所述电流源为带尾电流源或无尾电流源。所述负阻电路为交叉耦合管。所述交叉耦合管的基本作用是补偿LC谐振回路中的能量损失。交叉耦合管是指将两个相同尺寸、相同类型的MOS管以交叉耦合的连接方式组成的一种结构，即两个MOS管的源极接在一起，一个MOS管的栅极与另一个MOS管的漏极相互连接构成的一种电路结构。所述交叉耦合管由NMOS管和/或PMOS管构成；所述交叉耦合管包括NMOS交叉耦合管、PMOS交叉耦合管或者NMOS及PMOS互补交叉耦合管。如图3所示，在一种实施例中，所述交叉耦合管包括第一MOS管M1、第二MOS管M2；所述第一MOS管M1、所述第二MOS管M2为两个相同尺寸、相同类型的MOS管，可以是NMO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器包括负阻电路、LC谐振回路；所述负阻电路连接电流源；所述LC谐振回路连接所述负阻电路；所述LC谐振回路包括第一电容、变压器、电感、第二电容；所述第一电容与所述变压器的初级线圈之间并联连接；所述变压器的次级线圈、所述电感、所述第二电容之间相互并联连接；所述第一电容为变容管。/n

【技术特征摘要】
1.一种压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器包括负阻电路、LC谐振回路；所述负阻电路连接电流源；所述LC谐振回路连接所述负阻电路；所述LC谐振回路包括第一电容、变压器、电感、第二电容；所述第一电容与所述变压器的初级线圈之间并联连接；所述变压器的次级线圈、所述电感、所述第二电容之间相互并联连接；所述第一电容为变容管。


2.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，
其中，所述LC谐振回路包括变压器电感网络，所述变压器电感网络包括所述变压器、所述电感；所述变压器为片上变压器，所述电感为片上电感；所述变压器电感网络的左侧为变压器的初级线圈输入端口；所述变压器电感网络的右侧为所述变压器的次级线圈输出端口、所述电感的输入端口以及所述变压器的初级线圈中心抽头端口。


3.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于，
其中，所述电感与所述变压器共用电路版图区域，且所述电感的线圈与所述变压器的初级线圈及次级线圈之间相隔距离超过10微米。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，李路，方敏，周春元，罗俊，
申请(专利权)人：珠海微度芯创科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：广东;44