用于压控振荡器的开关电容器阵列制造技术

一种系统，包括：压控振荡器，具有电感器和可变电容器；以及控制电容器阵列，与可变电容器并联连接。控制电容器阵列进一步包括：多个电容器组，其中，采用温度计编码来控制每个电容器组。另外，当通过n位温度计编码控制开关电容器阵列时，开关电容器阵列提供用于压控振荡器的振荡频率的N个调节步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路领域，更具体地，本专利技术涉及用于压控振荡器的开关电容器阵列。
技术介绍
在射频电路中(例如，接收器或收发器)，将压控振荡器(VCO)用作频率合成器，从而对射频信号进行降频变换或升频变换。频率合成器可以包括振荡器，被设计为通过由频率合成器控制系统所生成的接收到的电压控制频率，其中，该控制系统由分频器、频率和相位检测器、充电泵、以及低通滤波器形成。在频率合成器控制系统中，将分频器的输出与在频率和相位检测器处的基准信号进行比较。将频率和相位检测器的输出连接至低通滤波器，并且进一步连接至振荡器。因此，响应于来自低通滤波器的电压，振荡器生成期望信号。CMOS VCO可以包括第一电感器Lpi、第二电感器LP2、一对反向型NMOS可变电容 器、一对n沟道金属氧化物半导体(NMOS)晶体管Ml和M2、以及偏置电流源Ibias。第一电感Lpi和第二电感Lp2可由通过诸如方形螺旋电感器的晶圆对方形区域的感应作用而产生。可以通过一对NMOS晶体管来实施这对反向NMOS可变电容器。更具体地来说，将这对NMOS晶体管的漏极端和源极端连接在一起作为控制端，用于微调这对反向NMOS可变电容器的电容。通过将不同控制电压施加在控制端，该对反向NMOS可变电容器的电容进行相应改变。因此，来自L-C储能电路(tank)的振荡频率可能变换范围，其中，L-C储能电路由第一电感器Lpi、第二电感器LP2、以及一对反向型NMOS可变电容器形成。例如，当控制电压从0伏改变为I伏时，来自L-C储能电路的振荡频率可以从50GHz至54GHz改变4GHz。为了进一步微调L-C储能电路的振荡频率，可以将额外的开关电容器阵列与这对反向型NMOS可变电容器并联连接。通过导通或关断开关电容器阵列的电容器组，可以实现L-C储能电路的微调步骤。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种系统，包括压控振荡器，包括电感器和可变电容器；以及开关电容器阵列，与可变电容器并联连接，包括多个电容器组，其中，采用温度计编码来控制每个电容器组。其中，电容器组包括第一电容器；第二电容器，经由开关与第一电容器串联连接，其中，开关的栅极连接至温度计编码的位；反相器，其输入端连接至温度计编码的位；第一偏置电阻器，连接在开关的漏极和反相器的输出端之间；以及第二偏置电阻器，连接在开关的源极和反相器的输出端之间。其中，反相器的输出端连接至第一偏置电阻器和第二偏置电阻器，并且反相器被配置为使得当将逻辑高状态施加给温度计编码的位时，从开关的栅极至源极之间为正电压；以及当将逻辑低状态施加给温度计编码的位时，从开关的栅极至源极之间为负电压。其中，压控振荡器为交叉连接的振荡器，包括L_C储能电路，由第一电感器、第二电感器、第一电容器、以及第二电容器形成；交叉连接的晶体管对，其中，第一晶体管的栅极连接至第二晶体管的漏极，并且第二晶体管的栅极连接至第一晶体管的漏极；以及偏置电流源，被连接在交叉连接的晶体管对和一电压电势之间。其中，第一电容器和第二电容器是通过漏极端连接至源极端的NMOS晶体管对形成的。其中，第一电容器和第二电容器具有响应于施加给控制端的控制电压而改变的电容值，控制端位于在第一电容器和第二电容器之间的接合点处。其中，控制电压从零伏改变至电压电势。此外，本专利技术还提供了一种开关电容器阵列，包括电容器组，包括第一电容器；第二电容器，经由开关与第一电容器串联连接，其中，开关的栅极连接至温度计编码的位；反相器，其输入端连接至温度计编码的位；第一偏置电阻器，连接在开关的漏极和反相器的输出端之间；以及第二偏置电阻器，连接在开关的源极和反相器的输出端之间。 其中，第一电容器的电容值等于第二电容器的电容值。其中，当将逻辑高状态施加给连接至开关的栅极的温度计编码的位时，第一电容器和第二电容器与L-C储能电路的可变电容器并联连接。其中，由反相器、第一偏置电阻器和第二偏置电阻器形成的偏置电路配置为使得当将逻辑高状态施加在温度计编码的位时，从开关的栅极至源极之间为正电压；以及当将逻辑低状态施加在温度计编码的位时，从开关的栅极至源极之间为负电压。开关为NMOS晶体管。其中，当通过n位温度计编码控制开关电容器阵列时，开关电容器阵列包括N个电容器组。其中，当通过n位温度计编码控制开关电容器阵列时，开关电容器阵列提供了 N个调节步骤。此外，还提供了一种方法，包括将开关电容器阵列与压控振荡器的L-C储能电路的可变电容器并联连接；在包括N个电容器组的开关电容器阵列处接收n位温度计编码，其中，通过n位温度计编码中的一位控制每个电容器组；以及根据n位温度计编码的相应位导通或关断开关，开关与电容器组的第一电容器和第二电容器串联连接。该方法进一步包括当将逻辑高状态施加在温度计编码的位时，提供正栅极至源极电压；以及当将逻辑低状态施加在温度计编码的位时，提供负栅极至源极电压。该方法进一步包括根据选择的温度计编码微调压控振荡器。该方法进一步包括根据控制电压调节压控振荡器。该方法进一步包括当n位温度计编码的相应位为逻辑高状态时，导通开关，开关与电容器组的第一电容器和第二电容器串联连接；以及当n位温度计编码的相应位为逻辑低状态时，关断开关，开关与电容器组的第一电容器和第二电容器串联连接。该方法进一步包括提供偏置电路，偏置电路由反相器、第一偏置电阻器和第二偏置电阻器形成；当将逻辑高状态施加在温度计编码的位时，提供从开关的栅极端至源极端之间的正电压；当将逻辑低状态施加在温度计编码的位时，提供从开关的栅极端至源极端之间的负电压。附图说明为了更好地理解本专利技术及其优点，现在将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中图I示出了根据实施例的交叉连接的压控振荡器的原理图；图2示出了根据实施例的n位开关电容器阵列的原理图；图3示出了根据实施例的电容器组的原理图；图4详细示出了根据实施例的7位开关电容器阵列的原理图；图5详细示出了在图4中所示的温度计编码控制7位开关电容器阵列的操作；以及图6示出了基于在图4中所示的温度计编码控制7位开关电容器阵列的实验结 果。除非另有说明，否则在不同图中的相应数值和符号通常指的是相应部件。为了清楚示出各个实施例的相关方面绘制了附图，但是没有必要按比例绘制。具体实施例方式下面，详细讨论本专利技术优选实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅仅示出制造和使用本专利技术的具体方式，而不用于限制本公开的范围。在具体上下文中，将关于用于微调交叉连接压控振荡器(VCO)的温度计编码控制开关电容器阵列的优选实施例描述本专利技术。然而，还可以将本专利技术应用于各种VCO电路。首先，参照图1，根据实施例示出了交叉连接的压控振荡器的原理图。交叉连接的压控振荡器100包括第一电感器Lp1、第二电感器Lp2、第一可变电容器Cp1、第二可变电容器Cp2、一对n沟道金属氧化物半导体(NMOS)晶体管Ml和M2、以及偏置电流源Ibias。经由在一端处的偏置电流源Ibias将第一电感器Lpi和第二电感器Lp2连接至电压电势VDD。第一电感器Lpi具有连接至第一可变电容器Cpi的另一端。同样地，第二电感器Lp2具有连接至第二可变电容器Cp2的另一端。此外，串联连接第一可变电容器Cpi和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：压控振荡器，包括电感器和可变电容器；以及开关电容器阵列，与所述可变电容器并联连接，包括：多个电容器组，其中，采用温度计编码来控制每个电容器组。

【技术特征摘要】
2011.05.09 US 13/103,5921.一种系统，包括 压控振荡器，包括电感器和可变电容器；以及 开关电容器阵列，与所述可变电容器并联连接，包括 多个电容器组，其中，采用温度计编码来控制每个电容器组。2.根据权利要求I所述的系统，其中，所述电容器组包括 第一电容器； 第二电容器，经由开关与所述第一电容器串联连接，其中，所述开关的栅极连接至所述温度计编码的位； 反相器，其输入端连接至所述温度计编码的所述位； 第一偏置电阻器，连接在所述开关的漏极和所述反相器的输出端之间；以及 第二偏置电阻器，连接在所述开关的源极和所述反相器的所述输出端之间。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述反相器的输出端连接至所述第一偏置电阻器和所述第二偏置电阻器，并且所述反相器被配置为使得 当将逻辑高状态施加给所述温度计编码的所述位时，从所述开关的所述栅极至所述源极之间为正电压；以及 当将逻辑低状态施加给所述温度计编码的所述位时，从所述开关的所述栅极至所述源极之间为负电压。4.根据权利要求I所述的系统，其中，所述压控振荡器为交叉连接的振荡器，包括 L-C储能电路，由第一电感器、第二电感器、第一电容器、以及第二电容器形成； 交叉连接的晶体管对，其中，第一晶体管的栅极连接至第二晶体管的漏极，并且所述第二晶体管的栅极连接至所述第一晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢协宏，蔡铭宪，叶子祯，周淳朴，薛福隆，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：