CN104682872A - 一种高频振荡器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高频振荡器，包括晶体管放大器和LC振荡电路，LC振荡电路为电容反馈式振荡电路，电容反馈式振荡电路包括电感和由第一电容、第二电容相串联组成的串联电路，晶体管放大器的基极通过电感连接地端，所述晶体管放大器的集电极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容与所述晶体管放大器的基极连接，所述晶体管放大器的发射极其中一路连接在所述第一电容和第二电容之间，另外一路连接恒流源后接地。本发明的高频振荡器的谐振网络中，寄生电容Cbc与C1、C2串联，可以有效提高振荡器的震荡频率，不仅消除了寄生电容对高频振荡器降低其振荡频率的影响，而且充分利用了寄生电容，助其提高了高频振荡器的振荡频率。
Description
技术领域
本发明涉及一种振荡器，具体地说，是涉及一种高频振荡器。
背景技术
随着现代通信频段的日益紧张以及微波通信的快速发展，高频振荡电路的设计已成为MMIC（单片微波集成电路）领域的一个热点问题。Copitts振荡器广泛应用于高频振荡电路的设计中，如图1所示，为一个典型的Copitts振荡器电路，但Copitts振荡器由于集电极与基极之间的寄生电容影响，图1中的Colpitts振荡电路一路经过寄生电容Cbc1回流到地，一路经由L1回流到地，一路经由C11、C12回流到地，所以其等效谐振电路中Cbc1与C11、C12是并联的。如图2所示，为图1中Copitts振荡器的谐振网络图，由图2可知，寄生电容Cbc1与C11、C12并联，由于电容并联电容值增加，由 可知，将会降低振荡器的震荡频率，导致振荡频率无法继续提高，从而不能满足使用频率越来越高的微波通信。
发明内容
本发明为了解决现有Copitts振荡器受寄生电容影响，导致振荡频率无法继续提高的问题，提出了一种高频振荡器，可以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种高频振荡器，包括晶体管放大器和LC振荡电路，所述LC振荡电路为电容反馈式振荡电路，所述电容反馈式振荡电路包括电感和由第一电容、第二电容相串联组成的串联电路，所述晶体管放大器的基极通过电感连接地端，所述晶体管放大器的集电极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容与所述晶体管放大器的基极连接，所述晶体管放大器的发射极其中一路连接在所述第一电容和第二电容之间，另外一路连接恒流源后接地。
进一步的，所述电感还与第二电阻相串联后连接地端。
其中，所述晶体管放大器为NPN型三极管，或者PNP型三极管。
本发明同时提出了另外一种高频振荡器，包括晶体管放大器和LC振荡电路，所述LC振荡电路为电感反馈式振荡电路，所述电感反馈式振荡电路包括电容和由第一电感、第二电感相串联组成的串联电路，所述晶体管放大器的基极通过电容连接地端，所述晶体管放大器的集电极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容与所述晶体管放大器的基极连接，所述晶体管放大器的发射极其中一路连接在所述第一电感和第二电感之间，另外一路连接恒流源后接地。
进一步的，所述电容还与一电阻相串联后连接地端。
此外，本发明同时提出了再一种高频振荡器，包括场效应管放大器和LC振荡电路，所述LC振荡电路为电容反馈式振荡电路，所述电容反馈式振荡电路包括电感和由第一电容、第二电容相串联组成的串联电路，所述场效应管放大器的栅极通过电感连接地端，所述场效应管放大器的漏极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容后与所述场效应管放大器的栅极连接，所述场效应管放大器的源极其中一路连接在所述第一电容和第二电容之间，另外一路连接恒流源后接地。
进一步的，所述电感还与一电阻相串联后连接地端。
又进一步的，所述场效应管放大器为NMOS管或者PMOS管。
本发明同时提出了再一种高频振荡器，包括场效应管放大器和LC振荡电路，所述LC振荡电路为电感反馈式振荡电路，所述电感反馈式振荡电路包括电容和由第一电感、第二电感相串联组成的串联电路，所述场效应管放大器的栅极通过电容连接地端，所述场效应管放大器的漏极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容后与所述场效应管放大器的栅极连接，所述场效应管放大器的源极其中一路连接在所述第一电感和第二电感之间，另外一路连接恒流源后接地。
进一步的，所述电容还与一电阻相串联后连接地端。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的高频振荡器的谐振网络中，寄生电容Cbc与C1、C2串联，由于电容串联电容值减小，由可知，可以有效提高振荡器的震荡频率，不仅消除了寄生电容对高频振荡器降低其振荡频率的影响，而且充分利用了寄生电容，助其提高了高频振荡器的振荡频率。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的高频振荡器的一种实施例电路原理图；
图2是图1中高频振荡器的谐振网络原理图；
图3是本发明所提出的高频振荡器的第一种实施例电路原理图；
图4是图3中高频振荡器的谐振网络原理图；
图5是第一种实施例中频振荡器的等效替换电路原理图；
图6是本发明所提出的高频振荡器的第二种实施例电路原理图；
图7是本发明所提出的高频振荡器的第三种实施例电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，本实施例提出了一种高频振荡器，如图3所示，包括晶体管放大器Q1和LC振荡电路，所述LC振荡电路为电容反馈式振荡电路，所述电容反馈式振荡电路包括电感L和由第一电容C1、第二电容C2相串联组成的串联电路，所述晶体管放大器Q1的基极通过电感L连接地端，所述晶体管放大器Q1的集电极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容Cbc与所述晶体管放大器Q1的基极连接，所述晶体管放大器Q1的发射极其中一路连接在所述第一电容C1和第二电容C2之间，另外一路连接恒流源Is后接地。以图3中晶体管放大器Q1采用NPN型三极管为例，本振荡器的振荡原理为：假设NPN三极管Q1基极的小信号相位为“﹢”，根据三极管方向原理，其集电极的相位则为“-”，三极管集电极的小信号（噪声信号）流经由电感L、寄生电容Cbc、第一电容C1、第二电容C2构成的谐振网络，产生相应频率的振荡信号，同时由基极信号的相位可以看出，反馈信号流经谐振网络后产生的小信号相位为“+”，与相位为“+”的基极信号正向叠加，所以产生振荡。本实施例中高频振荡器的谐振网络如图4所示，从图4中可知，寄生电容Cbc与C1、C2串联，由于电容串联电容值减小，由可知，可以有效提高振荡器的震荡频率。
为了防止振荡电流过大而损坏晶体管放大器Q1，所述电感L还与第二电阻R2相串联后连接地端，第二电阻R2为偏置电阻，防止流入晶体管放大器Q1基极的电流过大而至其损坏。
需要说明的是，所述除了采用本实施例中NPN型三极管作为晶体管放大器，还可以采用PNP型三极管作为晶体管放大器，如图5所示，图5中所述的高频振荡器的谐振网络与图3中高频振荡器的谐振网络相同，可参见图4所示，在此不做赘述。
实施例二，本实施例同时提出了另外一种高频振荡器，如图6所示，包括晶体管放大器Q1和LC振荡电路，所述LC振荡电路为电感反馈式振荡电路，所述电感反馈式振荡电路包括电容C和由第一电感L1、第二电感L2相串联组成的串联电路，所述晶体管放大器Q1的基极通过电容C连接地端，所述晶体管放大器Q1的集电极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容Cbc与所述晶体管放大器Q1的基极连接，所述晶体管放大器Q1的发射极其中一路连接在所述第一电感L1和第二电感L2之间，另外一路连接恒流源I0后接地。本实施例为电感三点式高频振荡器，其谐振原理与实施例一相似，再此不做赘述。所述电容还与一电阻相串联后连接地端。
实施例三，本实施例提出了另外一种高频振荡器，如图7所示，包括场效应管放大器Q2和LC振荡电路，所述LC振荡电路为电容反馈式振荡电路，所述电容反馈式振荡电路包括电感L和由第一电容C1、第二电容C2相串联组成的串联电路，以图7中场效应管放大器Q2采用NMOS管为例，所述场效应管放大器Q2的栅极通过电感L连接地端，所述场效应管放大器Q2的漏极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容Cbc后与所述场效应管放大器Q2的栅极连接，所述场效应管放大器Q2的源极其中一路连接在所述第一电容C1和第二电容C2之间，另外一路连接恒流源Is后接地。本振荡器的振荡原理为：假设场效应管放大器Q2栅极的小信号相位为“﹢”，根据场效应管放大器方向原理，其漏极的相位则为“-”，场效应管放大器漏极的小信号（噪声信号）流经由电感L、寄生电容Cbc、第一电容C1、第二电容C2构成的谐振网络，产生相应频率的振荡信号，同时由栅极信号的相位可以看出，反馈信号流经谐振网络后产生的小信号相位为“+”，与相位为“+”的栅极信号正向叠加，所以产生振荡。本实施例中高频振荡器的谐振网络同样可以参见图4所示，从图4中可知，寄生电容Cbc与C1、C2串联，由于电容串联电容值减小，由可知，可以有效提高振荡器的震荡频率。
为了防止振荡电流过大而损坏场效应管放大器Q2，所述电感L还与一电阻R2相串联后连接地端，电阻R2为偏置电阻，防止流入场效应管放大器Q2栅极的电流过大而至其损坏。
除了本实施例中场效应管放大器Q2采用的NMOS管之外，还可以采用PMOS管实现。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高频振荡器，包括晶体管放大器和LC振荡电路，其特征在于：所述LC振荡电路为电容反馈式振荡电路，所述电容反馈式振荡电路包括电感和由第一电容、第二电容相串联组成的串联电路，所述晶体管放大器的基极通过电感连接地端，所述晶体管放大器的集电极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容与所述晶体管放大器的基极连接，所述晶体管放大器的发射极其中一路连接在所述第一电容和第二电容之间，另外一路连接恒流源后接地。
2.根据权利要求1所述的高频振荡器，其特征在于：所述电感还与第二电阻相串联后连接地端。
3.根据权利要求1或2所述的高频振荡器，其特征在于：所述晶体管放大器为NPN型三极管，或者PNP型三极管。
4.一种高频振荡器，包括晶体管放大器和LC振荡电路，其特征在于：所述LC振荡电路为电感反馈式振荡电路，所述电感反馈式振荡电路包括电容和由第一电感、第二电感相串联组成的串联电路，所述晶体管放大器的基极通过电容连接地端，所述晶体管放大器的集电极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容与所述晶体管放大器的基极连接，所述晶体管放大器的发射极其中一路连接在所述第一电感和第二电感之间，另外一路连接恒流源后接地。
5.根据权利要求4所述的高频振荡器，其特征在于：所述电容还与一电阻相串联后连接地端。
6.一种高频振荡器，包括场效应管放大器和LC振荡电路，其特征在于：所述LC振荡电路为电容反馈式振荡电路，所述电容反馈式振荡电路包括电感和由第一电容、第二电容相串联组成的串联电路，所述场效应管放大器的栅极通过电感连接地端，所述场效应管放大器的漏极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容后与所述场效应管放大器的栅极连接，所述场效应管放大器的源极其中一路连接在所述第一电容和第二电容之间，另外一路连接恒流源后接地。
7.根据权利要求6所述的高频振荡器，其特征在于：所述电感还与一电阻相串联后连接地端。
8.根据权利要求6或7所述的高频振荡器，其特征在于：所述场效应管放大器为NMOS管或者PMOS管。
9.一种高频振荡器，包括场效应管放大器和LC振荡电路，其特征在于：所述LC振荡电路为电感反馈式振荡电路，所述电感反馈式振荡电路包括电容和由第一电感、第二电感相串联组成的串联电路，所述场效应管放大器的栅极通过电容连接地端，所述场效应管放大器的漏极其中一路与所述串联电路连接后与地端连接，另外一路通过寄生电容后与所述场效应管放大器的栅极连接，所述场效应管放大器的源极其中一路连接在所述第一电感和第二电感之间，另外一路连接恒流源后接地。
10.根据权利要求9所述的高频振荡器，其特征在于：所述电容还与一电阻相串联后连接地端。
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