CN100542009C - 带有噪音减少电路的振荡电路 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种具有噪音减少电路的振荡电路。该噪音减少电路与振荡电路的电流源连接。该噪音减少电路减少来自偏流的偏压噪音分量，以及来自电源电流的电源噪音分量。噪音减少电路连接到电流源的栅极和用于电流源的电源。噪音减少电路包括与电流源的栅极连接的滤波器，其可减少偏压噪音分量。噪音减少电路还包括与电流源的电源连接的衰减电路，其减少电源噪音分量。电流源生成输入信号而用减少的噪音来控制振荡电路。

Description

带有噪音减少电路的振荡电路

技术领域

本发明涉及可控振荡器，特别地，本发明涉及一种在噪音减少电路控制下提供输出频率控制信号的可控振荡器。

背景技术

用于家庭、建筑内网络以及直接通信的无线通信应用的使用正在增加。这些应用将数据调制到至少一个载波上，并通过发送器将数据作为调制信号发送。接收器接收该频率的调制信号，并将其解调以重获数据。

在发送和接收信号的各阶段，本机振荡器生成可导致输出频率的信号。有时期望的频率是可改变。可变频率的振荡器为可调的振荡器，其接收在可选的较宽频率范围上输出的固定频率。对于振荡，应具有较高合成增益、确定的任意反馈，以及有效的从输出到输入的连接。振荡频率通过频率调整电路控制。振荡应在可预知并稳定的频率下发生，而不产生额外的噪音或任意信号的衰减。

可变频率振荡器的频率可通过变容二极管(varactor)来调整。变容二极管可包括半导体二极管，该二极管在其被反向偏置电压时用作可变电容器。变容二极管的电容取决于反向偏置电压。电压越大，电容值越小。变容二极管与调整电容器并联设置，并通过隔直流电容器来隔离直流电。合成的振荡器可称为电压可控振荡器。较使用机械可变电容器或电感器，更好的是可使用变容二极管的频率控制。变容二极管则体积稍小并且花费较低。

电压可控振荡器(VCO)电路可操作于高频率，例如千兆赫兹(gigahertz)范围内。运行于高频率的电路内的噪音可妨碍性能和减少控制及输出信号。例如，输入信号中的噪音可导致合成信号的巨大偏差。该效应反过来减少了任意电路、探测器、载波、发送设备和类似使用VCO电路的设备的性能。VCO电路内的噪音可来自于许多信号源。电流或电压内的输入噪音可从连接的电源或其他元件到达VCO。在一个完全集成的芯片中，电源或芯片本身可具有噪音。

噪音还可从栅极或基准电路到达VCO电路。该噪音在电流源连接到电流反射镜或带隙标准时出现。例如，电流反射镜与VCO电路并联。电流反射镜从连接到VCO电路的电流源引出电流。该交叉连接生成了噪音，然后该噪音被输入连接到VCO电路的栅极。

因此，噪音是VCO电路中的关键因子，特别是在运行于高频率的电路中。噪音可被放大，从而影响对应于驱动VCO电路的输入信号的输出信号。此外，电源和偏压噪音被引入输入信号，从而妨碍了输入信号。

发明内容

根据本发明的较佳实施例，揭露了一种连接到振荡电路的噪音减少电路。该噪音减少电路包括连接到用于振荡电路的电流源的栅极的滤波器，以将偏压噪音分量滤波传到栅极。该噪音减少电路还包括连接到用于电流源的电源的衰减电路。该衰减电路可减少电流源内的增益。

本发明还揭露了一种用于减少振荡电路中噪音的系统。该系统包括具有滤波偏流的第一电阻和电容、并与电流源的栅极连接的滤波设备。该系统还包括具有第二电阻的衰减设备，以减少电流源处的源电流中的噪音分量。

本发明还揭露了一种减少振荡电路中噪音的方法。该方法包括滤波从偏流流入振荡电路电流源的栅极的偏压噪音分量。该方法还包括减少从源电流流入电流源的电源的噪音分量。

本发明还揭露了一种减少噪音分量的方法。该方法包括通过将偏流经由与电流源的栅极连接的噪音减少电路传送到振荡电路来减少偏压噪音分量。该方法还包括通过经由与电流源的电源连接的噪音减少电路传送源电流，来减少电源噪音分量。

本发明还揭露了一种电路。该电路包括用于生成输出信号的振荡电路。该电路还包括用于控制振荡电路的电流源。电流源接收来自基准信号的信号，以生成输出信号。电路还包括与电流源的栅极和电源连接的噪音减少电路，以减少信号内的噪音分量。

根据本发明一方面，提供了一种噪音减少电路，该噪音减少电路包括：

与振荡电路的电流源的栅极连接以滤波传入栅极的偏压噪音分量的滤波器；

与电流源的电源连接的衰减电路，其中该衰减电路可减少电流源内的增益。

作为改进的，滤波器包括电阻。

作为改进的，滤波器包括电容。

作为改进的，电流源包括二极管。

作为改进的，电流源包括p通道金属氧化物半导体。

作为改进的，衰减电路包括电阻。

作为改进的，滤波器包括低通滤波器。

作为改进的，滤波器与电流反射镜电路连接，以生成包括偏压噪音分量的偏流。

作为改进的，衰减电路减少了电源噪音分量。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于减少振荡电路内噪音的系统，该系统包括：

具有滤波偏流的第一电阻和电容、并与电流源的栅极连接的滤波设备；以及

具有减少电流源处的源电流中的噪音分量的第二电阻的衰减设备。

作为改进的，该系统进一步包括带隙基准电路，以生成偏流。

作为改进的，该系统还包括电源，以生成源电流。

作为改进的，第二电阻包括电阻器。

作为改进的，滤波设备包括低通滤波器。

作为改进的，低通滤波器包括电阻器。

作为改进的，低通滤波器包括电容器。

作为改进的，电流源包括二极管。

作为改进的，第一半导体类包括p通道金属氧化物半导体。

根据本发明的一个方面，提供了一种减少噪音的方法，该方法包括：

滤波从偏流流入振荡电路的电流源的栅极的偏压噪音分量；以及

减少从源电流流入电流源的电源的电源噪音分量。

作为改进的，滤波步骤包括使用低通滤波器滤波偏流。

作为改进的，减少步骤包括使用衰减电路减少电源噪音分量。

作为改进的，该方法还包括减少电流源的增益。

作为改进的，该方法还包括使用衰减电路阻止来自电流源的电源的信号。

根据本发明的一个方面，提供了一种减少噪音分量的方法，该方法包括：

通过将偏流经由与电流源的栅极连接的噪音减少电路传送到振荡电路来减少偏压噪音分量；以及

通过经由与电流源的电源连接的噪音减少电路传送源电流来减少电源噪音分量。

作为改进的，该方法还包括通过电流源产生输入电流来控制振荡电路。

作为改进的，第一减少步骤包括通过使用噪音减少电路内的滤波器滤波偏流来减少偏压噪音分量。

作为改进的，第二减少步骤包括通过经由噪音减少电路内的衰减电路传送的源电流来减少电源噪音分量。

根据本发明的一个方面，提供了一种电路，包括：

用于生成输出信号的振荡电路；

用于控制振荡电路的电流源，其中电流源接收来自基准信号的信号，以生成输出信号；以及

与电流源的栅极和电源连接、以减少信号内的噪音分量的噪音减少电路。

作为改进的，噪音减少电路包括连接到栅极的滤波器。

作为改进，噪音减少电路包括与电源连接的衰减电路。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于减少噪音的电路，该电路包括：

用于滤波从偏流流入振荡电路的电流源的栅极的偏压噪音分量的滤波装置；以及

用于减少从源电流流入电流源的电源的电源噪音分量的减少装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于减少噪音分量的电路，该电路包括：

用于通过将偏流经由与电流源的栅极连接的噪音减少电路传送到振荡电路来减少偏压噪音分量的第一减少装置；以及

用于通过经由与电流源的电源连接的噪音减少电路传送的源电流来减少电源噪音分量的第二减少装置。

可理解的是，前述的概要描述和以下的较佳实施例的详细描述都是示例性的和说明性的，并都试图提供请求的本发明的进一步解释。

附图说明

为了更好地理解本发明，可结合附图参考以下的描述，其中：

图1示出了根据较佳实施例的具有噪音减少电路的锁相环的框图；

图2示出了根据较佳实施例的通过噪音减少电路与VCO连接的电源；

图3示出了根据揭露的实施例的使用噪音减少电路与可控振荡器连接以减少噪音的流程图。

具体实施方式

现在将参考本发明的揭露的实施例，并结合附图示出其例子。

图1描述了根据较佳实施例的具有噪音减少电路的锁相环(PLL)100的框图。PLL 100可以是用于提供输出信号126的电路。PLL 100可在多种使用一个或多个本地振荡器的通讯设备中使用。PLL 100可以用惯常的PLL实现，或生成来自基准频率的本地振荡。

在一个例子中，PLL 100包括生成基准频率信号120的晶体振荡器102。基准频率信号120与反馈信号128一起被输入相位探测器104。相位探测器104可探测基准频率信号120和反馈信号128间的差异。差异信号160由相位探测器104生成，以表明基准频率信号120和反馈信号128之间的差异。电荷泵106可将差异信号130转为上升电荷(charged-up)信号或下降电荷(charged-down)信号。例如电荷泵106可将补偿电流加入上升电荷，并输出修改的信号132。滤波器108滤波修改的信号132以生成滤波的或输出的信号124。滤波器108可以是低通滤波器。可控振荡器112可接收输入信号124。

偏压信号184可由偏压基准180生成。电源182可生成电源信号186。偏压信号184和电源信号186都可包括噪音分量。例如，如果偏压信号184和电源信号186包括流至噪音减少电路110的电流，则每一信号内的电流包括应在被输入可控振荡器112之前减少或消除的噪音。噪音减少电路110减少了信号184和186内的噪音，以输入可控振荡器112。输入信号124可控制可控振荡器112来生成具有期望频率的输出信号126。

PLL 100还包括携带反馈信号128的反馈路径114。在该例子中，反馈路径114可用于根据基准频率信号120调整输出信号126的频率。反馈路径114可包括接收输出信号并将输出信号126分为整数份以生成反馈信号128的分频器和相关元件。较优地，PLL 100可调整输出信号126的频率，直到获得期望的频率。

可控振荡器112可以是可调整的振荡器，其可响应地调整输出信号126。输入信号124中的大噪音分量可使可控振荡器112在非期望频率重复输出。PLL 100可能不得不重复地调整，直到获得期望的频率。此外，输入信号124可通过将放大或增益提供给输出信号126中的噪音分量而被衰减。噪音减少电路110用于减少噪音分量，从而防止信号衰减并可减少输入到可控振荡器112的噪音分量的增益。噪音减少电路可包括两个元件：低通滤波器和衰减电路。这些元件将在以下更详细地揭露。

PLL 100根据一个示例性的实施例被揭露。PLL 100也可包括附加元件或电路。此外，PLL 100可不包括参考图1揭露的所有元件。例如，PLL 100可仅包括晶体振荡器102、噪音减少电路110和可控振荡器112。

图2描述了根据较佳实施例的具有电压可控振荡电路或振荡器202的电路200。振荡器202的元件可与PLL 100的元件相关，但随后的揭露并不用于限制参考图1揭露的特征。

振荡器202可以是任意现有的电压可控振荡电路，其接收输入以相应地产生振荡。振荡器202可以为诸如电压可控振荡器。或者，振荡器202可为任意可控振荡电路，例如电流可控电路。振荡器202的输出信号230可通过接收的输入信号而改变。输出信号230可具有是振荡器202的控制信号的函数的输出频率。振荡器202可在高频率下操作。较优地，振荡器202可操作于千兆赫兹(GHz)范围。振荡器202可连接到电源204。

电源204提供电流到振荡器202。或者，电源204可包括为振荡器202提供电流的元件。连接于电源204和振荡器202之间的可以是噪音减少电路206。噪音减少电路用于减少或消除输入到振荡器202的噪音量。进入振荡器202的噪音可衰减输出信号230的生成。或者，除了噪音减少电路，其他电路元件也可连接于电源204和振荡器202之间。然而较优地，噪音减少电路206可与振荡器202的输入连接。

电源204也可与其他电路元件相连，例如元件228。元件228可以为与带隙基准电路203相连的栅极或二极管。除了振荡器202之外，带隙基准电路203可从电源204中引出电流。电流216可称为偏流。元件228和带隙基准电路203可用作在偏移集成电路中使用的电流反射镜。偏流216可通过将来自电源204的一些源电流引到元件228从而到振荡器202来生成。

偏流216可包括同时流到振荡器202的噪音分量。噪音减少电路206可在偏压噪音分量进入振荡器202之前，减少偏流216中的偏压噪音分量。

电源204还生成源电流226，以输入振荡器202。噪音减少电路206也可减少源电流226的噪音分量。此外，噪音减少电路206可提供增加的阻抗到振荡器202的输出。

电流源224可与振荡器202的输出连接。电流源224也与噪音减少电路206连接。电流源224也可被认为是变容二极管。较优地，电流源224充当普通的源放大器。此外，电流源224可包括第一半导体材料。例如，电流源224可包括p通道金属氧化物半导体(PMOS)二极管，其漏极与振荡器202连接，而其源极通过噪音减少电路206与电源204连接。电流源224的栅极与噪音减少电路206连接，并受由带隙基准电路206和元件228产生的偏流216控制。电流源224可具有可应用于源电流226中的噪音分量的增益。噪音减少电路206用于减少电流源224的增益和减少流入其栅极的偏流216。

噪音减少电路206包括低通滤波器210和衰减电路220。低通滤波器210滤波偏流216中的噪音。低通滤波器210可以是任意现有的低通滤波器。较优地，低通滤波器210包括电阻212和电容214。电阻212可包括电阻器。电阻212可包括具有约为200千欧姆阻值的电阻器。电容214可包括电容器。电容214可包括具有诸如1皮法值的电容器。

低通滤波器210可允许传输一个或多个频带，而阻止这些频带外的信号。例如，在低通滤波器210中，传输的频带可从零扩展到一些最大频率。低通滤波器210可为无源滤波器。低通滤波器210可阻止或滤波该振荡器202的设定频率范围以外的噪音。低通滤波器210的电阻值和电容值可根据期望的频率范围而改变。

因此，噪音减少电路206可配置为具有位于电流反射镜和电流源224之间的低通滤波器210，其中电流反射镜例如为元件228和带隙基准电路203，而电流源224与振荡器202的输入连接。偏流216可被相应地滤波，而偏压噪音分量可在其到达电流源224之前被减少。该特征反过来可减少输入信号208的噪音分量。

噪音减少电路206还可包括衰减电路220。衰减电路220与电流源224的输入端或源极相连。电流源224反过来提供输入信号224到VCO202。

电流源224可以是调整VCO 202的变容二极管。变容二极管可使用p-n连接和反偏压来控制VCO 202。变容二极管可具有使电流源224中的二极管的电容随反转电压而改变的结构。电压可控电容可用于调整应用，例如调整VCO 202。

源电流226可包括噪音分量，该分量可通过噪音减少电路206来减少。特别地，衰减电路220可减少源电流226中的噪音分量。衰减电路220可减少从电流源224到输入信号208的增益。在该实例中，与源电流226的噪音分量相比，增益将运用于输入电流208中的噪音分量。衰减电路220还可提供输出阻抗，以阻止噪音从振荡器202外部漂移回电流源224。

如上所揭露地，电流源可包括PMOS二极管。电流源224还可以是任意类型的半导体，例如n通道金属氧化物半导体。

衰减电路220包括电阻222，并与电流源224的源极相连。较优地，电阻222可与源电流224串联连接。

例如，电阻222可具有40欧姆的阻值。通过电阻222，衰减电路220的全部电阻可增加，这又反过来直接减少来自电源204的噪音。还可通过电阻222的因数来增加输出阻抗。

当电阻器被加入电流源224的源极，电流源224的有效增益可被减少。因此，衰减电路220还可减少源电流226和衰减电路220中噪音分量的增益。电流源224可充当普通的源放大器，并可减少电流源224中噪音分量的增益。

衰减电路220还可提供增加的输出阻抗到振荡器202的输入端。衰减电路220可增加电流源224的输出电阻(Rout)。增加的Rout可减少从电源204到电流源224的连接。如果电源204有噪音，连接的减少可能很重要。可通过衰减电路220的电阻222的值的因子来增加整个阻抗。

因此，噪音减少电路206连接于电源204和振荡器202的电流源224之间。噪音减少电路206可包括与电流源224的栅极连接的低通滤波器210、以及与电流源224的源极连接的衰减电路220。低通滤波器210可减少流入电流源224的偏流216的噪音分量。衰减电路220可减少来自电源204的源电流226的噪音分量。

图3描述了根据揭露的实施例的使用噪音减少电路与振荡电路连接以减少噪音的流程图。仅用于举例，在揭露较佳实施例时可参考图1和2中的特征和元件。

执行步骤300，生成偏流，例如偏流216。生成的偏流包括噪音分量，该分量被输入振荡电路的电流源的栅极。例如，偏流216流入电流源224的栅极。偏流可由诸如与电源204连接的带隙基准电路203的电流反射镜生成。执行步骤302，滤波偏流，以使用诸如低通滤波器210的低通滤波器移除偏压噪音分量。低通滤波器包括用于移除不在允许范围内噪音的电容和电阻。执行步骤304，通过移除噪音分量来减少偏流中的噪音分量。

执行步骤306，生成来自与振荡电路相连的电源的源电流，诸如源电流226。较优地，电源可与振荡电路的电流源连接。例如，电源204与电流源224相连。电流源可直接通过诸如衰减电路220的衰减电路为电流源供电。执行步骤308，使用衰减电路减少源电流中的电源噪音分量。电源噪音可使用衰减电路中的电阻来减少。执行步骤310，阻止来自振荡电路的电流源的电源侧的噪音。该阻抗可防止噪音分量漏出电流源的电源。此外，振荡电路可不增加从电流源到振荡电路的输入的噪音分量的增益。

在执行步骤300、302和304的同时执行步骤306、308和310。或者，这些步骤可以任意顺序执行。此外，这些步骤可在不执行其他步骤的情况下执行。例如，可执行步骤300、302和304，而不执行步骤306、308和310。

执行步骤312，输入源电流和偏流到电流源。然后诸如电流源224的电流源可提供输入信号以控制诸如VCO 202的振荡电路。

具有本领域普通技能的人员可容易地理解的是，如上所述的本发明可以不同的顺序、和/或与上述揭露结构中不同的硬件元件来实现。因此，尽管已基于上述较佳实施例揭露了本发明，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可在保留本请求的发明的精神和范围内做一定的修改、变化以及等价替换。因此，为了确定本发明的边界和界限，可参考附加的权利要求和其等效。

Claims (10)

1、一种用于减少振荡电路内噪音的电路，该电路包括：

用于生成输出信号的振荡电路；

用于控制振荡电路的电流源，其中电流源接收来自基准信号的信号，以生成输出信号；以及

具有滤波偏流的第一电阻和滤波偏流的电容、并与电流源的栅极连接的滤波设备，用于滤波从偏流流入振荡电路的电流源的栅极的偏压噪音分量；

其特征在于，还包括：

具有减少电流源的源电流中的噪音分量的第二电阻的衰减电路，并连接至用于电流源的电源；

其中该衰减电路减少电流源内的增益。

2、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，该减少振荡电路内噪音的电路还包括产生偏流的并与滤波设备连接的带隙基准电路。

3、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，该滤波设备为低通滤波器。

4、根据权利要求3所述的电路，其特征在于，该低通滤波器包括电阻器。

5、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，该电流源包括二极管。

6、一种减少噪音分量的方法，所述方法包括：

滤波偏流流入振荡电路的电流源的栅极的偏压噪音分量；以及

减少从源电流流入用于电流源的电源的电源噪音分量；其中

所述减少步骤包括使用衰减电路减少电流源的增益及电源噪音分量。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该滤波步骤包括：

使用低通滤波器滤波偏流。

8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

使用衰减电路阻止来自用于电流源的电源的信号。

9、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述减少步骤包括：

第一次减少步骤，通过将偏流经由与电流源的栅极连接的噪音减少电路传送到振荡电路来减少偏压噪音分量；

第二次减少步骤，通过经由与用于电流源的电源连接的噪音减少电路传送源电流来减少电源噪音分量。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一次减少步骤包括通过噪音减少电路内的滤波器滤波偏流来减少偏压噪音分量；以及

所述第二次减少步骤包括通过使源电流流经噪音减少电路内的衰减电路来减少电源噪音分量。

Images