一种振荡器制造技术

一种振荡器，用以提供低相位噪声，包括：谐振单元、交叉耦合的电流源单元、和耦合在电流源单元和谐振单元之间的正反馈单元；谐振单元，用于产生具有第一振荡频率的差分振荡信号；正反馈单元用于接收差分振荡信号，并对差分振荡信号做增益增强得到差分输出振荡信号；电流源单元，用于为谐振单元和正反馈单元提供可调偏置电流。由于电流源单元为正反馈单元和谐振单元提供可调偏置电流，并与正反馈单元构成Gm

【技术实现步骤摘要】
一种振荡器


[0001]本专利技术实施例涉及电子
，尤其涉及一种振荡器。

技术介绍

[0002]振荡器作为电子系统的重要单元之一，其应用范围非常广泛。通常振荡器的功耗和相位噪声是衡量振荡器性能的主要参数，所以具有低功耗、低相位噪声的振荡器一直是被长期研究的课题。
[0003]现有技术中，提供一种Cross coupled(交叉耦合)负阻振荡器(以下简称振荡器)，如图1a所示，该振荡器包括：谐振单元10以及与谐振单元10连接的交叉互补有源单元11。其中，谐振单元10用于产生具有一定振荡频率的振荡信号；交叉互补有源单元11用于补偿谐振单元10的能量消耗，以使得谐振单元10输出稳定的振荡信号。
[0004]振荡器的相位噪声计算公式为：
[0005]其中，Δω表示振荡器所处理或生成的载波的频偏，表示电流噪声的功率谱密度，表示Γ
eff
(ωt)函数的均方根值，q
max
表示电流噪声源的最大电荷量。
[0006]Γ
eff
(ωt)＝Γ(ωt)
×
α(ωt)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0007]Γ(ωt)为ISF(脉冲敏感函数，Impulse Sensitivity Function)，α(ωt)为相位随时间变化的NMF(噪声调制函数，Noise
‑
modulating Function)，ISF描述的是在某个时间点，在某个节点上注入单位脉冲电流而引发的输出信号的相位的偏移程度。由于上述如图1a所示的Cross coupled负阻振荡器产生的振荡信号的波形为正弦波，因此，通过在不同时间点向该Cross coupled负阻振荡器中注入单位脉冲电流，再进行仿真得到如图1b所示的该Cross coupled负阻振荡器的ISF
eff
(即公式(2)中的Γ
eff
(ωt))函数曲线。从图1b中可以看出ISF
eff
的值在一个振荡周期(2π)中只有π/2时间段(即3π/2到2π)为0，其余3π/2时间段(即0到3π/2)均不为0。所以结合公式(1)和(2)可知，在一个振荡周期中，该Cross coupled负阻振荡器的相位噪声比较大，因此，该Cross coupled负阻振荡器的相位噪声性能比较差。

技术实现思路

[0008]本专利技术实施例提供一种振荡器，能够达到低功耗的性能要求。
[0009]第一方面，本专利技术实施例提供一种低功耗低相位噪声的振荡器，包括：谐振单元、交叉耦合的电流源单元、和耦合在电流源单元和谐振单元之间的正反馈单元；该谐振单元，用于产生具有第一振荡频率的差分振荡信号；该正反馈单元，用于接收上述差分振荡信号，并对上述差分振荡信号做增益增强得到差分输出振荡信号；电流源单元，用于为上述谐振单元和上述正反馈单元提供可调偏置电流。
[0010]本专利技术实施例提供一种振荡器，由于电流源单元可以为正反馈单元和谐振单元提
供可调偏置电流，并与正反馈单元构成Gm
‑
boosted(跨导增强)结构，使得正反馈单元能够对接收到的差分振荡信号做增益增强得到差分输出振荡信号，因此，可以在保证振荡器正常启动的条件下，通过减小偏置电流，降低本专利技术实施例提供的振荡器的功耗。
[0011]结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，上述谐振单元，还用于经正反馈单元将差分振荡信号输出到上述电流源单元；电流源单元，还用于根据谐振单元输出的差分振荡信号，通过控制偏置电压的大小调整偏置电流，以调整差分输出振荡信号的幅度。
[0012]结合第一方面及第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，上述正反馈单元，包括：第一MOS(金属氧化物半导体，Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor)管、第二MOS管、第一电容、第二电容、第三电容以及第四电容；其中，第一MOS管的第一极作为第一输出节点分别与谐振单元及第一电容的一端连接，第一MOS管的第二极分别与第一电容的另一端及第三电容的一端连接，第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极均与第一恒定电压源连接，第二MOS管的第一极分别作为第二输出节点与谐振单元及第二电容的一端连接，第二MOS管的第二极分别与第二电容的另一端及第四电容的一端连接，该第四电容的另一端和第三电容的另一端连接，第三电容的一端和第四电容的一端均与电流源单元连接，在第三电容的一端与上述电流源单元的第三输出节点之间设置有正向差分信号输出端，在第四电容的一端与电流源单元的第四输出节点之间设置有负向差分信号输出端。这样可以降低输出负载对正向差分振荡信号及负向差分振荡信号的影响。
[0013]结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，上述第一恒定电压源为第一电源。
[0014]结合第一方面至第一方面的第三种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，上述谐振单元包括：第一电感、第二电感以及开关电容阵列；其中，第一电感的一端与第二电感的一端连接，第一电感的另一端分别与开关电容阵列的一端及正反馈单元的第一输出节点连接；第二电感的另一端分别与开关电容阵列的另一端及正反馈单元的第二输出节点连接，第一电感的一端和所述第二电感的一端与第一恒定电压节点连接。这样一来，可以通过电容开关阵列中开关的打开或闭合来该改变振荡器的频率值。
[0015]结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，上述电流源单元包括：第三MOS管、第四MOS管、第五电容、第六电容、第一电阻以及第二电阻；其中，第三MOS管的栅极分别与第六电容的一端及第一电阻的一端连接，第三MOS管的漏极作为第三输出节点分别与第五电容的一端及第三电容的一端连接；第四MOS管的栅极分别与第五电容的另一端及第二电阻的一端连接，第四MOS管的漏极作为第四输出节点分别与第六电容的另一端及第四电容的一端连接；第一电阻的另一端和第二电阻的另一端均与可调电源连接，该可调电源用于为上述电流源单元提供可调偏置电压，电流源单元具体用于通过该可调电源为上述谐振单元和正反馈单元提供可调偏置电流；该第三MOS管的源极和第四MOS管的源极与第二恒定电压节点连接。通过控制可调电源的大小，将振荡器中的第三MOS管和第四MOS管调整至不同的工作模式，这样可以有效地降低振荡器中的第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管以及第四MOS管的导通时间，当振荡器中启动增益一定的情况下，由于第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管以及第四MOS管的导通时间变小，使得一个振荡周期
内的电流值减小，由于功耗和电流成正比，因此降低了振荡器的功耗。
[0016]结合第一方面的第五种可能实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，当第一MOS管和第二MOS管为NMOS管，第三MOS管和第四MOS管为NMOS管时，第一MOS管的第一极和第二MOS管的第一极均为漏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种振荡器，其特征在于，包括：谐振单元、交叉耦合的电流源单元、和耦合在所述电流源单元和所述谐振单元之间的正反馈单元；所述谐振单元，用于产生具有第一振荡频率的差分振荡信号；所述正反馈单元，用于接收所述差分振荡信号，并对所述差分振荡信号做增益增强得到差分输出振荡信号；所述电流源单元，用于为所述谐振单元和所述正反馈单元提供可调偏置电流。2.根据权利要求1所述的振荡器，其特征在于，所述谐振单元，还用于经所述正反馈单元将所述差分振荡信号输出到所述电流源单元；所述电流源单元，还用于根据所述谐振单元输出的所述差分振荡信号，通过控制偏置电压的大小调整所述偏置电流，以调整所述差分输出振荡信号的幅度。3.根据权利要求1或2所述的振荡器，其特征在于，所述正反馈单元，包括：第一金属氧化物半导体MOS管、第二MOS管、第一电容、第二电容、第三电容以及第四电容；其中，所述第一MOS管的第一极作为第一输出节点分别与所述谐振单元及所述第一电容的一端连接，所述第一MOS管的第二极分别与第一电容的另一端及所述第三电容的一端连接，所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极均与第一恒定电压源连接，所述第二MOS管的第一极分别与所述谐振单元及所述第二电容的一端连接，所述第二MOS管的第二极作为第二输出节点分别与所述第二电容的另一端及所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端和所述第三电容的另一端连接，所述第三电容的一端和所述第四电容的一端均与所述电流源单元连接，在所述第三电容的一端与所述电流源单元的第三输出节点之间设置有正向差分信号输出端，在所述第四电容的一端与所述电流源单元的第四输出节点之间设置有负向差分信号输出端。4.根据权利要求3所述的振荡器，其特征在于，所述第一恒定电压源为第一电源。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的振荡器，其特征在于，所述谐振单元包括：第一电感、第二电感以及开关电容阵列；其中，所述第一电感的一端与所述第二电感的一端连接，所述第一电感的另一端分别与所述开关电容阵列的一端及所述正反馈单元的第一输出节点连接；所述第二电感的另一端分别与所述开关电容阵列的另一端及所述正反馈单元的第二输出节点连接，所述第一电感的一端和所述第二电感的一端与第一恒定电压节点连接。6.根据权利要求5所述的振荡器，其特征在于，所述电流源单元包括：第三MOS管、第四MOS管、第五电容、第六电容、第一电阻以及第二电阻；其中，所述第三MOS管的栅极分别与第六电容的一端及第一电阻的一端连接，所述第三MOS管的漏极作为所述第三输出节点分别与第五电容的一端及所述第三电容的一端连接；所述第四MOS管的栅极分别与第五电容的另一端及第二电阻的一端连接，所述第四MOS管的漏极作为所述第四输出节点分别与第六电容的另一端及所述第四电容的一端连接；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：时锴，卢磊，谢磊，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：