CN103187948A - 一种电感电容谐振电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电感电容谐振电路，包括电容、与电容串联且可调整导通阻值的MOS管单元，以及与电容和MOS管单元所形成的支路串联或并联的电感。本发明通过以上技术方案，解决如何调整LC谐振电路的Q值的技术问题。

Description

一种电感电容谐振电路
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其涉及一种电感电容谐振电路。
背景技术
电感电容谐振电路(简称LC谐振电路)包括电感和电容串联组成的LC串联谐振电路，还包括电感和电容并联组成的LC并联谐振电路，LC谐振电路是一个广泛应用的电路形式，可以用于负载、滤波和选频等。LC谐振电路的品质因数(Q值)决定了LC谐振电路的带宽。如何调整LC谐振电路的Q值是目前需要解决的问题。
发明内容
本发明提供一种电感电容谐振电路，解决如何调整LC谐振电路的Q值的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种电感电容谐振电路包括电容、与所述电容串联且可调整导通阻值的MOS管单元，以及与所述电容和MOS管单元所形成的支路串联或并联的电感。
在本发明一实施例中，该MOS管单元包括多个并联的MOS管；该多个并联的MOS管通过二进制编码方式的控制信号调整导通电阻。
在本发明一实施例中，二进制编码序列包含n个控制位，n≥1，各控制位用于同时控制至少一个MOS管的导通和关闭。
在本发明一实施例中，第n个控制位用于同时控制X个并联的MOS管的导通和关闭，X＝2n-1。
在本发明一实施例中，该MOS管单元包括多个并联的NMOS管；各NMOS管的栅极分别接控制信号，源极接地，漏极接所述电容的一端。
在本发明一实施例中，该电感电容谐振电路电路的输入信号同时接电感的一端和电容的另一端，电感的另一端接地。在本发明另一实施例中，该电感电容谐振电路电路的输入信号同时接电感的一端和电容的另一端，电感的另一端接电源电压。
在本发明一实施例中，该MOS管单元包括多个并联的PMOS管；各PMOS管的栅极分别通过反相器接控制信号，源极接电源电压，漏极接所述电容的一端。
在本发明一实施例中，该电感电容谐振电路电路的输入信号同时接电感的一端和电容的另一端，电感的另一端接电源电压。
本发明提供的电感电容谐振电路包括电容、与电容串联且可调整导通阻值的MOS管单元，以及与电容和MOS管单元所形成的支路串联或并联的电感，若电容和MOS管单元所形成的支路与该电感串联，则组成LC串联谐振电路，若电容和MOS管单元所形成的支路与该电感并联，则组成LC并联谐振电路，不论是LC串联谐振电路或是LC并联谐振电路，本发明可通过调整与电容串联的MOS管单元的导通阻值，调整LC谐振电路的Q值。以LC并联谐振电路为例，根据LC并联谐振电路的Q值计算公式：
Figure BDA0000125965490000021
(Rs、Cs分别表征串联的电阻和电容)可知，调整Rs的数值可以调整LC并联谐振电路的Q值，因此，调整本发明与电容串联的MOS管单元的导通阻值，可以实现调整LC谐振电路的Q值，LC谐振电路的Q值决定了LC谐振电路的带宽，因此通过本发明，还可以对LC谐振电路的带宽的调整。
附图说明
图1为本发明一实施例一种电感电容谐振电路的示意图；
图2为本发明一实施例一种电感电容谐振电路示意图；
图3为本发明一实施例一种电感电容谐振电路示意图。
具体实施方式
本发明的电感电容谐振电路包括LC串联谐振电路，还包括LC并联谐振电路，如果是LC串联谐振电路，则该LC串联谐振电路包括电容、与电容串联且可调整导通阻值的MOS管单元，以及与电容和MOS管单元所形成的支路串联的电感L。如果是LC并联谐振电路，则该LC并联谐振电路包括电容、与电容串联且可调整导通阻值的MOS管单元，以及与电容和MOS管单元所形成的支路并联的电感L。
MOS管单元可以包括多个并联的MOS管，因为各MOS管与电容串联，所以各MOS管的Vds都等于0，所以各MOS管工作在线性区，MOS管单元在线性区的导通电阻为：其中，Ron为MOS管单元在线性区的导通电阻，μ为各MOS管的电子或者空穴的迁移率，Cox为各MOS管单位面积的栅氧电容，
Figure BDA0000125965490000032
为各MOS管的宽长比，M为并联的MOS管的个数，相当于W/L扩大了M倍，VGS为各MOS管的栅源电压，VTH为各MOS管的开启电压。以LC并联谐振电路为例，LC并联谐振电路的Q值为：
Figure BDA0000125965490000033
由此公式可知，可以通过调整并联的MOS管的个数，以调整LC并联谐振电路的Q值，并联的MOS管的个数越多，串联入电容的电阻越小，Q值越大。同理，也可以通过调整并联的MOS管的个数，以调整LC串联谐振电路的Q值。
为了方便控制及简化电路结构，该多个并联的MOS管可以通过二进制编码方式的控制信号调整并联的MOS管个数。以二进制编码序列包含n个控制位为例，n≥1。各控制位可用于同时控制一个MOS管的导通和关闭，假设n＝3，二进制编码序列为011，则从右边起控制位“1”、控制位“1”、控制位“0”，分别用于控制一个MOS管的导通和关闭。为了进一步完善控制方式，减少控制位的数量，或者在相同的控制位条件下增加控制范围，也可以按如下方式实现：右边起第n个控制位用于同时控制X个并联的MOS管的导通和关闭，X＝2n-1，即右边起第一个控制位“1”用于控制一个MOS管(X＝2n-1＝20＝1)的导通和关闭，第二个控制位“1”用于控制两个MOS管(X＝22-1＝21＝2)的导通和关闭，第三个控制位“0”用于控制四个MOS管(X＝23-1＝22＝4)的导通和关闭。
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
下面以LC并联谐振电路为例，图1为本发明一实施例一种电感电容谐振电路的示意图，请查考图1：LC并联谐振电路的输入信号(Vin)同时接电感L的一端和电容Cs的一端，电感L的另一端接地，电容Cs的另一端接MOS管单元，MOS管单元包括多个并联的NMOS管(MN1、MN2……MNn)，各NMOS管的栅极分别接二进制序列，该二进制序列包括n个控制位(dn、dn-1……d1)，各NMOS管的源极接地，漏极接电容Cs的另一端。各NMOS管可以具有相同的栅长L1和栅宽W1。
本实施例，二进制序列的各控制位用于分别控制一个NMOS管的导通和关闭，如d1用于控制MN1的导通和关闭，d2用于控制MN2的导通和关闭，以此类推，dn用于控制MNn的导通和关闭。假设n＝3，不同二进制序列的控制下，并联的NMOS管的个数、MOS管单元在线性区的导通电阻，以及该LC并联谐振电路的Q值如表1所示，其中R1为一个NMOS管在线性区的导通电阻：
表1
  d<3:1>   并联的NMOS个数 Ron，tot   Q值
  000   0   ∞   0
001   1   R1   1/(CsR1)
  010   1   R1   1/(CsR1)
  011   2   R1/2   2/(CsR1)
  100   1   R1   1/(CsR1)
  101   2   R1/2   2/(CsR1)
  110   2   R1/2   2/(CsR1)
  111   3   R1/3   3/(CsR1)
为了进一步完善控制方式，减少控制位的数量，也可以按如下方式实现：第n个控制位用于同时控制X个并联的MOS管的导通和关闭，X＝2n-1，假设n＝3，不同二进制序列的控制下，并联的NMOS管的个数、MOS管单元在线性区的导通电阻，以及该LC并联谐振电路的Q值如表2所示：
表2
  d<3:1>   并联的NMOS个数 Ron，tot   Q值
  000   0   ∞   0
001   1   R1   1/(CsR1)
  010   2   R1/2   2/(CsR1)
  011   3   R1/3   3/(CsR1)
  100   4   R1/4   4/(CsR1)
  101   5   R1/5   5/(CsR1)
  110   6   R1/6   6/(CsR1)
  111   7   R1/7   7/(CsR1)
实施例二：
图2为本发明一实施例一种电感电容谐振电路示意图，请查考图2：
该实施例所示电感电容谐振电路与实施例一不同之处在于：将电感L的另一端接电源电压。对于交流信号而言，电源和地是相同的，因此，与实施例一原理一致。
实施例三：
该实施例所示电感电容谐振电路与实施例一不同之处在于：MOS管单元包括多个并联的PMOS管(MP1、MP2......MPn)，各PMOS管的栅极通过反相器(INV1、INV2......INVn)接二进制序列，电感L的另一端和各PMOS管的源极接电源电压，漏极接电容Cs的另一端。各PMOS管可以具有相同的栅长L1和栅宽W1。该实施例与实施例一的原理一致，该实施例使用并联的PMOS管接电源，可以避免NMOS管的衬偏效应。
本发明提供的电感电容谐振电路不论是LC串联谐振电路或是LC并联谐振电路，可通过调整控制信号调整与电容串联的MOS管单元的导通阻值，通过调整MOS管单元的导通阻值，可以实现调整LC谐振电路的Q值，LC谐振电路的Q值决定了LC谐振电路的带宽，因此通过本发明，还可以对LC谐振电路的带宽的调整。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电感电容谐振电路，其特征在于，包括电容、与所述电容串联且可调整导通阻值的MOS管单元，以及与所述电容和MOS管单元所形成的支路串联或并联的电感。
2.如权利要求1所述的电感电容谐振电路，其特征在于，所述MOS管单元包括多个并联的MOS管；所述多个并联的MOS管通过二进制编码方式的控制信号调整导通电阻。
3.如权利要求2所述的电感电容谐振电路，其特征在于，二进制编码序列包含n个控制位，n≥1，各控制位用于同时控制至少一个MOS管的导通和关闭。
4.如权利要求3所述的电感电容谐振电路，其特征在于，第n个控制位用于同时控制X个并联的MOS管的导通和关闭，X＝2n-1。
5.如权利要求1至4任一项所述的电感电容谐振电路，其特征在于，所述MOS管单元包括多个并联的NMOS管；各NMOS管的栅极分别接控制信号，源极接地，漏极接所述电容的一端。
6.如权利要求5所述的电感电容谐振电路，其特征在于，所述电感电容谐振电路电路的输入信号同时接所述电感的一端和所述电容的另一端，所述电感的另一端接地。
7.如权利要求5所述的电感电容谐振电路，其特征在于，所述电感电容谐振电路电路的输入信号同时接所述电感的一端和所述电容的另一端，所述电感的另一端接电源电压。
8.如权利要求1至4任一项所述的电感电容谐振电路，其特征在于，所述MOS管单元包括多个并联的PMOS管；各PMOS管的栅极分别通过反相器接控制信号，源极接电源电压，漏极接所述电容的一端。
9.如权利要求8所述的电感电容谐振电路，其特征在于，所述电感电容谐振电路电路的输入信号同时接所述电感的一端和所述电容的另一端，所述电感的另一端接电源电压。
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