基于低压差调压器的低噪声ＣＭＯＳ压控振荡电路制造技术

本发明专利技术提供了一种电感电容压控振荡电路，由低压差调压器、并联电容电感噪声滤波器以及互补交叉耦合结构的电感电容压控振荡器构成，其中，所述低压差调压器由误差放大器、ＭＯＳ管、第一电阻和第二电阻构成，所述ＭＯＳ管的栅极、源极、漏极分别与所述误差放大器的输出端、电源、第一电阻Ｒ１的一端相连，并从第ＭＯＳ管的漏极引出低压差调压器的输出端，第一电阻的另一端和第二电阻互连后接到误差放大器正向输入端，第二电阻的一端和正向输入端相连，另一端接地线，所述噪声滤波器中还包括电感，电容，所述电感的一端和所述电容相连后接到共模端，其另一端和低压差调压器的输出端相连，所述电容的一端连到共模端，其另一端连到地线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于低压差调压器的低噪声CMOS压控振荡电路，确切说，涉及一 种基于低压差调压器的低噪声CMOS电感电容压控振荡电路，属于集成电路设计及信号处 理的

技术介绍
近年来随着射频集成电路的迅速发展，无线通讯技术逐步步入人们的日常生 活。其中超高频(Ultra High Frequency，简称UHF)无线射频识别(RadioFrequency Identification，简称RFID)技术由于其相对较远的传输距离和较快的传输速率得到广泛 的关注，尤其是在物流，目标跟踪等领域得到了广泛的应用。现今全球超高频射频识别系统的工作频率主要在860 960MHz之间，针对射频识 别系统的通信协议规范主要有欧洲的ETSI和北美的FCC两种规范。和其他无线通讯设备 一样，单片UHF RFID阅读器中射频前端采用锁相环提供本地振荡源。依据IEEE近年来关 于单片UHF RFID阅读器研究的相关报道显示，单片UHF RFID阅读器中锁相环的设计依然 面临着许多挑战，其相位噪声性能直接影响着阅读器中接收机的灵敏度和信噪比。压控振荡器是锁相环电路中的核心模块，主要产生射频前端所需要的本振信号， 而其相位噪声性能主要决定了锁相环的带宽外噪声，对UHF RFID阅读器通信过程中的临道 抑制和抗干扰能力有很大的影响。电感电容压控振荡器(LC VC0)由于其相对较好的相位 噪声性能而被广泛采用，目前LC VCO的设计主要采用电流源偏置结构，例如2008年4月的 IEEE《固态电路》杂志上发表的“A single-chip CMOS Transceiver for UHF Mobile RFID ReadeH手持式超高频无线射频识别阅读器中单片CMOS收发机)”见图1。图1为NM0SFET 和PM0SFET构成的交叉耦合结构的工作原理M1，、Μ2’以及Μ3，、Μ4，分别通过反馈形成等 效负电阻，并利用负电阻电路产生的能量补偿电容电感谐振回路中的损耗，形成持续振荡。 其中该结构的LC VCO中电源抖动形成的随机噪声会周期性改变尾管电流源的电流大小，使 VCO输出幅度周期性改变，影响本振相位噪声性能；同时尾管电流源的热噪声也会进入电 感电容谐振回路，极大地恶化了本振相位噪声，降低了整个接收机的抗干扰能力。综上所述，设计一种低噪声电感电容压控振荡电路对于整个单片UHFRFID阅读器 性能的提升有重大的意义。K. Ickjin, Ε.Yunseong, B.Heemun et al. "A single-chip CMOSTransceiver for UHF Mobile RFID Reader，，IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 43, no. 3, pp. 729-737, March 2008.
技术实现思路
本专利技术的目的是推出一种基于低压差调压器的低噪声电感电容压控振荡电路，它 的优点是能够有效抑制电源噪声对VCO相位噪声性能的恶化；利用稳定的低压差调压器 偏置取代普通电流源偏置结构，消除电流源噪声对VCO相位噪声的影响。本专利技术的技术方案是利用低压差调压器有效抑制电源噪声，提供给LCVCO —个稳 定的低噪声偏置电流源，有效降低电源噪声对VCO相位噪声性能的影响。本专利技术提供了一种电感电容压控振荡电路，由低压差调压器、并联电容电感噪声 滤波器以及互补交叉耦合结构的电感电容压控振荡器构成，其中，所述低压差调压器由误 差放大器A (s)、M0S管M15、第一电阻Rl和第二电阻R2构成，所述MOS管M15的栅极、源极、 漏极分别与所述误差放大器的输出端A。ut、电源VDD、第一电阻Rl的一端相连，并从第MOS管 M15的漏极引出低压差调压器的输出端，第一电阻Rl的另一端和第二电阻R2互连后接到误 差放大器正向输入端FB，第二电阻R2的一端和正向输入端FB相连，另一端接地线GND，所 述噪声滤波器中还包括电感Lf，电容Cf，所述电感Lf的一端和所述电容Cf相连后接到共 模端G，其另一端和低压差调压器的输出端VBias相连，所述电容Cf的一端连到共模端G，其 另一端连到地线GND。在本专利技术的电感电容压控振荡电路，所述低压差调压器中的误差放大器A (S)包 括第i^一 MOS管M11，第十二 MOS管M12，第十三MOS管M13，第十四MOS管M14，第十六MOS 管M16，第十七MOS管M17，第一电流源II，其中，第十一 MOS管Mll的栅极、漏极、源极分别 接到误差放大器输入端IN-、误差放大器输出端A。ut、第十二 MOS管M12的源极，第十二 MOS 管M12的源极和第i^一 MOS管Mll的源极互连后接到第十六MOS管M16的漏极，第十二 MOS 管M12的栅极和漏极分别接到误差放大器正向输入端FB和第十三MOS管M13的栅极，第 十三MOS管M13和第十四MOS管M14的栅极互连后接到误差放大器正向输入端FB，第十三 MOS管M13和第十四MOS管M14的源极互连后接到电源VDD，第十四MOS管M14的漏极接到 误差放大器正向输入端FB，第十六MOS管M16的栅极、源极、漏极分别与第十七MOS管M17 的栅极、第十七MOS管M17的源极、第十二 MOS管M12的源极连接，第十七MOS管M17的栅 极和漏极互连后接到第一电流源II，第十七MOS管M17的源极和第十六MOS管M16的源极 互连后接地GND，第一电流源Il的一端接到电源VDD的另一端接到第十七MOS管M17的栅 极。本专利技术的电感电容压控振荡电路，其中所述互补交叉耦合结构电感电容压控振荡 器核中还包括第一 MOS管M1，第二 MOS管M2，第三MOS管M3，第四MOS管M4，第一差分对称 电感Ll，第一集成MOS可变电容Var 1，第二集成MOS可变电容Var2，第一电容Cl，第二电容 C2，第三电容C3，第四电容C4，其中第一 MOS管Ml的漏极、栅极、源极分别和第二 MOS管M2 的栅极、漏极、源极相连，第二 MOS管M2的栅极和漏极分别与输出端Vqut+和输出端Vqut-相 连，第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2源极互连后与共模端G相连，第三MOS管M3的栅极、漏 极、源极分别和第四MOS管M4的漏极、栅极、源极相连，第四MOS管M4的栅极和漏极分别与 输出端Vqut+和输出端VQUT-，第三MOS管M3和第四MOS管M4的源极互连后接到地线GND，第 一差分对称电感Ll的差分输入端和输出端Vot+和输出端Vot-相连，第一集成MOS可变电 容Varl的两端分别与电压调谐端Vt_和输出端Vot+相连，第二集成MOS可变电容Var2的 两端分别与电压调谐端Vtum和输出端Vot-相连，第一电容和第二电容之间连有第一开关电 路，第三电容和第四电容之间连有第二开关电路。在本专利技术的电感电容压控振荡电路，所述第一开关电路由第五MOS管M5、第六MOS 管M6、第七MOS管M7和开关控制端Sl构成，所述第二开关电路由第八MOS管M8、第九MOS 管M9、第十MOS管MlO和开关控制端S2构成。其中，第五MOS管M5和第六MOS管M6的源极连在一起接到地线，第五MOS管M5和第七MOS管M7本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电感电容压控振荡电路，其特征在于，由低压差调压器、并联电容电感噪声滤波器以及互补交叉耦合结构的电感电容压控振荡器构成，其中，所述低压差调压器由误差放大器（Ａ（ｓ））、ＭＯＳ管（Ｍ１５）、第一电阻（Ｒ１）和第二电阻（Ｒ２）构成，所述ＭＯＳ管（Ｍ１５）的栅极、源极、漏极分别与所述误差放大器的输出端（Ａｏｕｔ）、电源（ＶＤＤ）、第一电阻Ｒ１的一端相连，并从第ＭＯＳ管（Ｍ１５）的漏极引出低压差调压器的输出端，第一电阻（Ｒ１）的另一端和第二电阻（Ｒ２）互连后接到误差放大器正向输入端（ＦＢ），第二电阻（Ｒ２）的一端和正向输入端（ＦＢ）相连，另一端接地线（ＧＮＤ），所述噪声滤波器中还包括电感（Ｌｆ），电容（Ｃｆ），所述电感（Ｌｆ）的一端和所述电容（Ｃｆ）相连后接到共模端（Ｇ），其另一端和低压差调压器的输出端（ＶＢｉａｓ）相连，所述电容（Ｃｆ）的一端连到共模端（Ｇ），其另一端连到地线（ＧＮＤ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟，许帅，赖宗声，马聪，黄飞，任旭，张润曦，石春琦，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]