一种电压转换频率线性度补偿的LC振荡器制造技术

本发明专利技术公开一种电压转换频率线性度补偿的LC振荡器，负阻结构LC振荡器的可变电容C为电压转换频率线性度补偿电容C-Varactor，通过对压控振荡器电压转换频率线性度的补偿，使压控振荡器有效的电压控制范围为整个电压调节范围，拓宽了有效电压调节频率的范围，从而在不增大电压转换频率增益的前提下，可获得更宽的频率调节范围；同时在保证频率调节范围的前提下，使转换增益可优化设计得更小，由可变电容两端电压变化而引起相位噪声的恶化显著减小。本发明专利技术LC振荡器不增加电路的复杂性，获得更宽的频率调节范围，更宽的有效电压控制范围，以及在同等频率调节范围下，获得更好的相位噪声性能。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于射频无线通信和集成电路
，涉及高频率、低相位噪声、宽调节范围的压控振荡器，尤其涉及一种电压转换频率线性度补偿的LC振荡器。
技术介绍
随着民用无线通信的飞速发展，手机基本上是每个成年人都有一部；而随着时代的进步，GPS、北斗等卫星导航定位也以成为人们生活中的一部分；工作、生活的便捷、多样性也使人们逐渐摆脱有线网络和地点的限制，利用无线局域网(WLAN)、蓝牙(Bluetooth)通讯上网，也会在闲暇的时候随时随地的打开移动数字电视(CMMB)，收看感兴趣的电视节目。能实现多模式、多标准的接收机或收发机，在市场中越来越受欢迎，而从成本、面积、体 积上讲，单射频芯片成为最佳解决方案，而单射频芯片的“心脏”是压控振荡器。为了兼容多模式、多标准，压控振荡器的频率调节范围必须覆盖这些频段和频点，而考虑到工艺和温度偏差，实际设计的调节范围一般达到了所需求调节范围的2倍或以上。而由于集成的可变电容，其电压与电容的线性关系只在某一段区域，更加剧了宽频带压控振荡器的设计难度。在已有的技术方案中，一种是采用极大的电压转换频率增益来实现，这种宽频带压控振荡器，相位噪声性能差，控制电压的一个极小波动，都会引起一个较大的频率变化；另外一种是采用离散调谐且相邻子波段会有调谐频率重叠的多子波段调谐来实现，这种方法结构复杂，且没有克服其有效的电压调节范围和线性的调节范围只是某一段区域。第三种是对可变电容的电压转换频率进行线性度补偿，使其调节范围更大。在现有的技术中，申请号200510023303. 6，名称为“采用阶跃电容的压控振荡器调谐曲线的确定方法”的专利技术专利，其可变电容采用阶跃电容实现，所提方法中存在缺陷(I)每次电路设计都需杂而精确的计算，(2)电压-转换频率的曲线，只是局部线性，不是从电压零到控制电压的最大值(电源电压)全线性的。申请号200910248043. 0，名称为“一种低相位噪声宽带正交压控振荡器”的专利技术专利，其中，可变电容由三路并联且同时工作的电容构成，所提方法中存在缺陷(I)使LC调谐回路的等效电容增大，振荡频率降低，有效调谐范围变小，(2)三路并联得到的等效电容计算复杂，存在几个交界点且无法保证在整个控制电压调节范围内的线性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服片上集成可变电容的电容值C不是一直随两端电压V线性变化的问题。本专利技术提出一种电压转换频率线性度补偿的LC振荡器，振荡器的频率调节是随控制电压一直线性变化，使控制电压转换频率的增益在整个控制电压的变化范围内保持基本稳定。本专利技术目的是通过以下技术方案实现。一种电压转换频率线性度补偿的LC振荡器，其在于该电压转换频率线性度补偿的LC振荡器简称LC振荡器由有源放大电路，谐振网络和电流源偏置电路组成，全部电路片内集成，或者除电感外的电路片内集成；LC振荡器为负阻二端结构，负阻结构LC振荡器的谐振网络的可变电容C为电压转换频率线性度补偿电容C-Varactor ;谐振网络两端跨接在有源放大电路两个负载端，电流源偏置电路与有源放大器串联连接。述的LC振荡器，其在于所述负阻结构的LC振荡器由负阻放大器、正反馈LC调谐回路和电流源偏置电路组成；其中负阻放大器由二部分组成，负阻放大器的一个源极端连接电流源偏置电路的Vt端，负阻放大器的另一个源极连接电源；LC调谐回路由并联连接的电感L和可变电容C组成，LC调谐回路接在负阻放大器两端；可变电容C为电压转换频率线性度补偿电容(C-Varactor)实现。所述的LC振荡器，其在于所述负阻放大器为互补的场效应管交叉耦合结构电路，负阻放大器11由两个互补的场效应交叉对管MPl和丽I、MP2和丽2构成；MP1和丽I的栅-栅极相连接VP端，MPl和丽I的漏-漏极相连接VN端；MP2和丽2的栅-栅极相连接 VN端，MP2和丽2的漏-漏极相连接VP端，MPl和MP2的源极相连接电源VDD，丽I、丽2的源极接电流源MPc 13的漏极，MPU丽I的栅极、漏极与MP2、丽2的漏极、栅极分别交叉相接，MPl和丽I漏极的VN端，MP2和丽2漏极的VP端对应并接LC调谐回路12的两端。所述的LC振荡器，其在于所述负阻放大器为场效应管交叉耦合结构电路，负阻放大器14由两个场效应交叉对管丽3、MN4构成；丽3和MN4的源-源极相连接电流源偏置电路电流镜MPc 13的漏极，MPc 13的源极接地；丽3漏极的VN端和MN4漏极的VP端对应连接由带中心抽头差分对称电感L和电压转换频率线性度补偿电容(C-Varactor)并联调谐回路12的两端，带中心抽头差分对称电感L的中心抽头接电源VDD。所述的LC振荡器，其在于所述负阻放大器为场效应管交叉耦合结构电路，负阻放大器15由两个场效应交叉对管MP3、MP4构成；MP3和MP4的源极并接电源VDD，MP3漏极的VN端和MP4漏极的VP端对应连接由带中心抽头差分对称电感L和电压转换频率线性度补偿电容(C-Varactor)并联调谐回路12的两端,带中心抽头差分对称电感L的中心抽头接电流源偏置电路电流镜MPc 13的漏极，MPc 13的源极接地。所述的LC振荡器，其在于所述的LC调谐回路的电感L为片上的平面电感或为片外的螺旋电感，该电感为差分对称电感结构；所述的LC调谐回路的可变电容C为电压转换频率线性度补偿电容C-Varactor，采用电容C与电压V线性度曲线良好的累积型AMOS电容。差分对称电感可以获得更高的品质因数Q值，并提高了差分振荡器的对称性，改善了相位噪声，累计型AMOS电容相比于其它可变电容，其电容C与电压V变化曲线，线性度范围更宽，使线性度补偿电容C-Varactor更易于实现。所述的LC振荡器，其在于所述的电流源偏置电路为电流镜偏置电流结构，电流镜包括镜像电流管和参考电流源管，镜像电流管由NMOS的MPc管构成，MPc管源极接地，栅极接参考电流源管形成的参考电压Vb，MPc管漏极接负阻放大器的场效应交叉对管的源极并接端或者接带中心抽头差分电感的中心抽头。采用电流镜，可以提高振荡器对电源噪声的抑制能力，且防止由于电源电压的波动，而导致对振荡频率的牵引，因为衬底耦合的作用，来自地的噪声比电源的噪声对振荡器的影响更大，电流镜采用NMOS管实现，而电源的噪声可以通过增加对地的滤波电容滤除。所述的LC振荡器，其在于所述的电压转换频率线性度补偿电容C-Varactor为累积型AMOS电容实现，由两组互补开关管、互补开关管控制的两组累积型AM0S、4位模数转换器ADC及控制逻辑单元和开关信号生成器构成；其中两组互补开关管中的每组互补开关管包括二个控制开关管和一对互补开关管，每一对互补开关管一侧的漏极和源极并联，并连接两组互补开关管控制的累积型AMOS中的一对AMOS管的栅极，而每一对互补开关管的另一侧的源极和漏极并联并连接振荡器的控制电压Vctrl端。4位模数转换器(ADC)的输入端接振荡器的控制电压Vctrl端，将输入的控制电压Vctrl转换为4位的二进制码，4位模数转换器的输出端接控制逻辑单元输入端。控制逻辑单元输入接4位模数转换器(ADC)输出的4位的二进制码，控制逻辑单元经过逻辑判断和处理，输出开关信号sw，Sff经开关信号形成器形成两路开关信号SWP和SffN,控制逻辑单元的参考端连接设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压转换频率线性度补偿的LC振荡器，其特征在于：该电压转换频率线性度补偿的LC振荡器简称LC振荡器由有源放大电路，谐振网络和电流源偏置电路组成，全部电路片内集成，或者除电感外的电路片内集成；LC振荡器为负阻二端结构，负阻结构LC振荡器的谐振网络的可变电容C为电压转换频率线性度补偿电容C？Varactor；谐振网络两端跨接在有源放大电路两个负载端，电流源偏置电路与有源放大器串联连接。

【技术特征摘要】
1.一种电压转换频率线性度补偿的LC振荡器，其特征在于该电压转换频率线性度补偿的LC振荡器简称LC振荡器由有源放大电路，谐振网络和电流源偏置电路组成，全部电路片内集成，或者除电感外的电路片内集成； LC振荡器为负阻二端结构，负阻结构LC振荡器的谐振网络的可变电容C为电压转换频率线性度补偿电容C-Varactor ;谐振网络两端跨接在有源放大电路两个负载端，电流源偏置电路与有源放大器串联连接。2.根据权利要求I所述的LC振荡器，其特征在于所述负阻结构的LC振荡器由负阻放大器、正反馈LC调谐回路和电流源偏置电路组成；其中 负阻放大器由二部分组成，负阻放大器的一个源极端连接电流源偏置电路的Vt端，负阻放大器的另一个源极连接电源； LC调谐回路由并联连接的电感L和可变电容C组成，LC调谐回路接在负阻放大器两端；可变电容C为电压转换频率线性度补偿电容(C-Varactor)实现。3.根据权利要求2所述的LC振荡器，其特征在于所述负阻放大器为互补的场效应管交叉耦合结构电路，负阻放大器(11)由两个互补的场效应交叉对管MPl和丽I (11-1)、MP2和丽2(11-2)构成;MP1和MNl(Il-I)的栅-栅极相连接VP端，MPl和丽I (11-1)的漏-漏极相连接VN端；MP2和MN2 (11-2)的栅-栅极相连接VN端，MP2和MN2 (11-2)的漏-漏极相连接VP端，MPl和MP2的源极相连接电源VDD，丽I、丽2的源极接电流源MPc (13)的漏极，MPU MNl(Il-I)的栅极、漏极与MP2、丽2(11-2)的漏极、栅极分别交叉相接，MPl和MNl (11-1)漏极的VN端，MP2和MN2 (11-2)漏极的VP端对应并接LC调谐回路(12)的两端。4.根据权利要求2所述的LC振荡器，其特征在于所述负阻放大器为场效应管交叉耦合结构电路，负阻放大器(14)由两个场效应交叉对管丽3、MN4构成；丽3和MN4的源-源极相连接电流源偏置电路电流镜MPc (13)的漏极，MPc (13)的源极接地；丽3漏极的VN端和MN4漏极的VP端对应连接由带中心抽头差分对称电感L和电压转换频率线性度补偿电容(C-Varactor)并联调谐回路(12)的两端，带中心抽头差分对称电感L的中心抽头接电源 VDD。5.根据权利要求2所述的LC振荡器，其特征在于所述负阻放大器为场效应管交叉耦合结构电路，负阻放大器(15)由两个场效应交叉对管MP3、MP4构成；MP3和MP4的源极并接电源VDD，MP3漏极的VN端和MP4漏极的VP端对应连接由带中心抽头差分对称电感L和电压转换频率线性度补偿电容(C-Varactor)并联调谐回路(12)的两端，带中心抽头差分对称电感L的中心抽头接电流源偏置电路电流镜MPc (13)的漏极，MPc (1...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹喜珍，马成炎，叶甜春，殷明，
申请(专利权)人：杭州中科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：