对称化线性压控振荡器制造技术

本发明专利技术是有关于一种具较佳频率稳定度及系统线性的压控振荡器系统。本发明专利技术的对称化压控振荡器系统包括一频率调谐电路，可接收一频率调谐信号；一频带调谐电路，和该频率调谐电路并连，包括至少一切换电路，可接收至少一频带调谐信号及至少一切换信号；一核心电路，连接该频率调谐电路及该频带调谐电路，可提供一第一输出与一和该第一输出互补的第二输出；其中在确认切换信号，同时调整频率调谐信号和频带调谐信号后，可使切换电路启动（调整）频带调谐电路，以配合频率调谐电路，决定预设的输出频率，该输出频率是取决于该核心电路，该频率调谐电路及该频带调谐电路的总电感及总电容。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体压控振荡器，特别是涉及一种高线性度电感-电容槽式(LC tank)压控振荡器的改良设计。
技术介绍
随着行动电话的普及，无线架构与电路技术分外受到重视。此外，近年互补式金氧半导体(CMOS)技术的微缩化造成MOS元件其射频(RF)特性大幅提升。金氧半导体射频技术改良其中一例，就是利用低成本金氧半导体CMOS技术，实现单晶收发器(transceiver)的设计。故金氧半导体射频RF CMOS集成电路(IC)技术已进步至可应用于商业用途。无线通讯收发器的关键组件之一为压控振荡器(Voltage ControlledOscillator；VCO)，其是频率合成器的一部分，而频率合成器可产生产生本地振荡(Local Oscillator；LO)信号，以向上升频(up-conversion)与向下降频(down-conversion)调整基频信号。对互补金属氧化半导体装置(CMOS devices)的单晶整合而言，由于电感-电容(LC)槽式振荡器具有较佳的相对相位杂讯与较低的功率消耗，使其较其他类振荡器为佳。尽管压控振荡器相关技术持续改良中，然而，对RF收发器的设计而言，压控振荡器的设计仍为其主要瓶颈及挑战。这类挑战包括了降低相位杂讯、功率消耗、及优化(optimizing)频率调谐(tuning)范围。在LC槽式压控振荡器中，相位杂讯与功率消耗主要和该槽的品质因素(Q)及可变电容(varactor)的非线性度有关，该可变电容是特别设计的PN接面二极管，其电容值于逆向偏压模式下会剧烈变化。可变电容的类型有好几种PN接面、标准模式p/nMOS、或累积模式p/nMOS的可变电容。频率调谐范围取决于该可变电容的调整范围及该压控振荡器的寄生特性。因此，首要目标就是使该电感与可变电容的效能表现达到最佳状态。施加至该压控振荡器的控制电压可改变该可变电容的电容值，藉此定出该压控振荡器的振荡频率。该电感L与并接的电容C依以下方程式决定该压控振荡器的振荡频率ff＝1/2π(LC)1/2VOC利用可变电容藉以涵盖一特定频带。压控振荡器的主动元件可克服该槽内的耗损。为减少该压控振荡器的相位杂讯，LC槽式压控振荡器中的被动元件组成需具备一高品质因素(Q)值，因为该槽的品质因素是以平方关系影响该压控振荡器的相位杂讯。在适合行动通讯的频率，积体电感的品质因素(Q)值通常远低于普通二极管或MOS可变电容。在这些无线通信应用中，电感可决定最差状况的相位杂讯及该压控振荡器是否符合规格。积体电感的效能会受到基板中不必要电流所造成的损耗、或该电感线圈的串接电阻的强烈影响。在数字CMOS技术中，其金属层厚度远小于用在双载子晶体管与BiCMOS双载子金氧半导体技术中金属层的厚度，因而造成串接电阻大幅上升。再者，该基板掺杂浓度高，因此造成大的基板损耗。数字CMOS技术允许在同一晶片整合数字与模拟功能，而不会造成其制造成本呈指数增加。此外，传统的压控振荡器需要大晶粒尺寸，低线性度，且无信号调变力。而电路布局的寄生效应更加大了设定振荡频率的变化性，因此，无法可靠预测出振荡频率。所以，较佳的压控振荡器设计，结合了较小机板面积(footprint)、较低电路寄生现象、较高线性度、稳定的设定振荡频率、及多重频率波段容量等特性。由此可见，上述现有的压控振荡器在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决压控振荡器存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的对称化线性压控振荡器，便成了当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的压控振荡器存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的对称化线性压控振荡器，能够改进一般现有的压控振荡器，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种对称化压控振荡器系统，其包括一频率调谐电路用以接收一频率调谐信号(信号即为讯号，以下均称为信号)；一频带调谐电路，和该频率调谐电路并连，包括至少一切换电路，以接收至少一频带调谐信号及至少一切换信号；一核心电路，连接该频率调谐电路及该频带调谐电路，可提供一第一输出与一和该第一输出互补的第二输出；该核心电路含有至少一电感模组，以提供一预设电感；其中，在确认切换信号后，使该切换电路启动该频带调谐电路，以配合该频率调谐电路，藉以使得该第一输出与该第二输出具有一输出频率，该输出频率是取决于该核心电路、该频率调谐电路、该调变电路及该频带调谐电路的一总电感及一总电容，且该总电容及该总电感是经由调整该频率调谐信号及该频带调谐信号所控制，使该输出频率为一预设频率；以及其中该压控振荡器系统的所有组成元件皆是对称设置。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的系统，其中所述的频率调谐电路的频率调谐信号是由一锁相频率合成器所提供，以锁定输出相位。前述的系统，其中所述的核心电路更包括至少一PMOS交互耦接的晶体管结构，具至少一对交互耦接的PMOS晶体管，其源极皆耦接至一电源；以及至少一NMOS交互耦接的晶体管结构，具至少一对交互耦接的NMOS晶体管，其源极皆耦接至一个电气接地端；其中该PMOS和NMOS晶体管的汲极皆耦接至该第一输出或该第二输出，两者其一；其中该PMOS或NMOS晶体管的一闸极，交互耦接至对应成对的另一PMOS或NMOS晶体管的一个汲极(drain)；而且该一电感模组是以并连方式耦接至该频率调谐电路及该频带调谐电路，同时位于第一和第二输出端之间。前述的系统，其中所述的核心电路更包括至少一NMOS交互耦接的晶体管结构，具有至少一第一与第二交互耦接的NMOS晶体管，其源极耦接至一电气接地端，且其汲极分别耦接至一第一或第二输出；其中该第一和第二NMOS晶体管的闸极分别交互耦接至该第二与第一NMOS晶体管的汲极；而且其中该电感模组含有一第一电感模组，耦接于一电源与该第一输出之间，一第二电感模组，耦接于该电源与该第二输出之间。前述的系统，其中所述的频率调谐电路更包括一第一可变电容及一第二可变电容互相串接；其中它们的第一端点，分别耦接至该第一输出和第二输出，而其第二端点则是和频率调谐信号相接。前述的系统，其中所述的频率调谐电路更包括一第一电阻与一第二电阻相互串接，而且一起并连耦接到该第一及第二可变电容；以及一第一电容与一第二电容，其第一端点分别耦接至该第一输出和第二输出，而其第二端点则分别和该第一和第二可变电容，及第一和第二电阻相连接，藉此串接该可变电容及该电阻。前述的系统，其中所述的第一和第二电阻间的一中点连接到一频率调谐偏压信号。前述的系统，其中所述的频带调谐电路更包括一第一及一第二调谐模组，具有一第一及第二预设电容，其第一端点分别和该第一输出及第二输出耦接，一第一及一第二电阻，相互串接，而且进一步和该第一及第二调谐模组的第二端点间串接，而两电阻间的一中点是由该频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对称化压控振荡器系统，其特征在于其包括：一频率调谐电路用以接收一频率调谐信号；一频带调谐电路，和该频率调谐电路并连，包括至少一切换电路，以接收至少一频带调谐信号及至少一切换信号；一核心电路，连接该频率调谐电路及该 频带调谐电路，可提供一第一输出与一和该第一输出互补的第二输出；该核心电路含有至少一电感模组，以提供一预设电感；其中，在确认切换信号后，使该切换电路启动该频带调谐电路，以配合该频率调谐电路，藉以使得该第一输出与该第二输出具有一输出频率 ，该输出频率是取决于该核心电路、该频率调谐电路、该调变电路及该频带调谐电路的一总电感及一总电容，且该总电容及该总电感是经由调整该频率调谐信号及该频带调谐信号所控制，使该输出频率为一预设频率；以及其中该压控振荡器系统的所有组成元件皆是 对称设置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：施博议，何志龙，黄明杰，
申请(专利权)人：威盛电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]