CN108134579B - 数控振荡器 - Google Patents

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Abstract

一种数控振荡器，包含第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M9、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一MIM电容C1、第二MIM电容C2、第一开关S1、第一变压器T1。本发明利用片上无源变压器的初级与次级间的阻抗变换原理，将与片上无源变压器次级连接的数控可变MOS电容阵列变换至片上无源变压器的初级，从而达到调谐数控振荡器输出频率的目的。

Description

数控振荡器
技术领域
本发明是应用于频率综合器中的数控振荡器模块，其用途在于输出高质量的时钟信号，为无线射频通信芯片提供低噪声的本地载波，或为模数转换器提供高稳定的采样时钟等。
背景技术
目前，在主流的CMOS工艺中设计数控振荡器(DCO)，仍然面临着一些技术挑战。主要难点在于普通压控振荡器(VCO)的输出频率是连续的，而数控振荡器的输出频率是离散的。数控振荡器固有的输出频率间隔导致其输出信号的相噪和杂散相比普通压控振荡器略有不足。
目前常见的数控振荡器主要的问题在于对LC谐振腔的Q值影响较大，降低了数控振荡器的输出信号质量。本发明将提出一种新的结构，通过使用一种片上无源变压器来解决上述问题。
发明内容
发明在于提出一种数控振荡器，通过一种新型数控可变电容阵列来降低数控振荡器的输出频率间隔，从而达到降低数字振荡器输出信号的相噪和杂散的目的。
为达到上述目标，本发明的技术方案如下：
一种数控振荡器，包含第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M9、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一MIM电容C1、第二MIM电容C2、第一开关S1、第一变压器T1，其中，第一MOS管M1和第二MOS管M2的源极均接电源VDD，第一MOS管M1的栅极的和第二MOS管M2的栅极通过电阻R1相连；第一MOS管M1的漏极接电流源Idc，并与第一MOS管M1的栅极相连；第二MOS管M2的漏极分别与第四MOS管M4的源极和第五MOS管M5的源极相连；第三MOS管M3的栅极与第二MOS管M2的栅极相连，第三MOS管M3的漏极和第三MOS管M3的源极接电源VDD；第四MOS管M4的栅极与和第五MOS管M5的漏极相连；第五MOS管M5栅极和第四MOS管M4的漏极相连；第四MOS管M4的漏极接输出电压Voutn；第五MOS管M5的漏极接输出电压Voutp；第一MIM电容C1和第二MIM电容C2的阴极通过第一开关S1相连；第一MIM电容C1的阳极接输出电压Voutn；第二MIM电容C2的阳极接输出电压Voutp；第一变压器T1的初级的两极分别与输出电压Voutn和输出电压Voutp连接，第一变压器T1次极的阳极与第八MOS管M8的栅极连接，第一变压器T1次级的阴极与第九MOS管M9的栅极连接；电阻R2和电阻R3的阳极接电源VDD；电阻R2的阴极接T1次级的阳极；电阻R3的阴极接T1次级的阴极；第八MOS管M8和第九MOS管M9的源极和漏极均与输入端Dcntrl相连；第六MOS管M6和第七MOS管M7的源极均分别接地，第六MOS管M6的栅极与第七MOS管M7的漏极相连；第七MOS管M7的栅极与第六MOS管M6的漏极相连；第六MOS管M6的漏极接输出电压Voutn；第七MOS管M7的漏极接输出电压Voutp。
所述第一变压器T1为片上无源变压器，片上无源变压器的初级是由两圈线圈组成，分别位于最内侧和最外侧；片上无源变压器的次级是由一圈线圈组成，位于初级两圈线圈的中间。
本发明利用片上无源变压器的初级与次级间的阻抗变换原理，将与片上无源变压器次级连接的数控可变MOS电容阵列变换至片上无源变压器的初级，从而达到调谐数控振荡器输出频率的目的。
附图说明
图1所示的是本发明中数控振荡器电路图。
图2所示的是本发明中片上无源变压器的平面结构示意图。
图3所示的是本发明中片上无源变压器的3D模型示意图图。
具体实施方案
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明如图1所示，一种数控振荡器，包含第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M9、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一MIM电容C1、第二MIM电容C2、第一开关S1、第一变压器T1，其中，第一MOS管M1和第二MOS管M2的源极均接电源VDD，第一MOS管M1的栅极的和第二MOS管M2的栅极通过电阻R1相连；第一MOS管M1的漏极接电流源Idc，并与第一MOS管M1的栅极相连；第二MOS管M2的漏极分别与第四MOS管M4的源极和第五MOS管M5的源极相连；第三MOS管M3的栅极与第二MOS管M2的栅极相连，第三MOS管M3的漏极和第三MOS管M3的源极接电源VDD；第四MOS管M4的栅极与和第五MOS管M5的漏极相连；第五MOS管M5栅极和第四MOS管M4的漏极相连；第四MOS管M4的漏极接输出电压Voutn；第五MOS管M5的漏极接输出电压Voutp；第一MIM电容C1和第二MIM电容C2的阴极通过第一开关S1相连；第一MIM电容C1的阳极接输出电压Voutn；第二MIM电容C2的阳极接输出电压Voutp；第一变压器T1的初级的两极分别与输出电压Voutn和输出电压Voutp连接，第一变压器T1次极的阳极与第八MOS管M8的栅极连接，第一变压器T1次级的阴极与第九MOS管M9的栅极连接；电阻R2和电阻R3的阳极接电源VDD；电阻R2的阴极接T1次级的阳极；电阻R3的阴极接T1次级的阴极；第八MOS管M8和第九MOS管M9的源极和漏极均与输入端Dcntrl相连；第六MOS管M6和第七MOS管M7的源极均分别接地，第六MOS管M6的栅极与第七MOS管M7的漏极相连；第七MOS管M7的栅极与第六MOS管M6的漏极相连；第六MOS管M6的漏极接输出电压Voutn；第七MOS管M7的漏极接输出电压Voutp。
所述第一变压器T1为片上无源变压器，片上无源变压器的初级是由两圈线圈组成，分别位于最内侧和最外侧；片上无源变压器的次级是由一圈线圈组成，位于初级两圈线圈的中间。
本发明中片上无源变压器的版图如图2所示，片上无源变压器的初级是由两圈线圈组成，分别位于最内侧和最外侧；片上无源变压器的次级是由一圈线圈组成，位于初级两圈线圈的中间。这样的结构可以获得较大的耦合系数和较小的寄生电容。片上无源变压器的3D模型图如图3所示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种数控振荡器，其特征是包含第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M9、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一MIM电容C1、第二MIM电容C2、第一开关S1、第一变压器T1，其中，第一MOS管M1和第二MOS管M2的源极均接电源VDD，第一MOS管M1的栅极的和第二MOS管M2的栅极通过电阻R1相连；第一MOS管M1的漏极接电流源Idc，并与第一MOS管M1的栅极相连；第二MOS管M2的漏极分别与第四MOS管M4的源极和第五MOS管M5的源极相连；第三MOS管M3的栅极与第二MOS管M2的栅极相连，第三MOS管M3的漏极和第三MOS管M3的源极接电源VDD；第四MOS管M4的栅极与和第五MOS管M5的漏极相连；第五MOS管M5栅极和第四MOS管M4的漏极相连；第四MOS管M4的漏极接输出电压Voutn；第五MOS管M5的漏极接输出电压Voutp；第一MIM电容C1和第二MIM电容C2的阴极通过第一开关S1相连；第一MIM电容C1的阳极接输出电压Voutn；第二MIM电容C2的阳极接输出电压Voutp；第一变压器T1的初级的两极分别与输出电压Voutn和输出电压Voutp连接，第一变压器T1次极的阳极与第八MOS管M8的栅极连接，第一变压器T1次级的阴极与第九MOS管M9的栅极连接；电阻R2和电阻R3的阳极接电源VDD；电阻R2的阴极接T1次级的阳极；电阻R3的阴极接T1次级的阴极；第八MOS管M8和第九MOS管M9的源极和漏极均与输入端Dcntrl相连；第六MOS管M6和第七MOS管M7的源极均分别接地，第六MOS管M6的栅极与第七MOS管M7的漏极相连；第七MOS管M7的栅极与第六MOS管M6的漏极相连；第六MOS管M6的漏极接输出电压Voutn；第七MOS管M7的漏极接输出电压Voutp。
2.如权利要求1所述的数控振荡器，其特征是所述第一变压器T1为片上无源变压器，片上无源变压器的初级是由两圈线圈组成，分别位于最内侧和最外侧；片上无源变压器的次级是由一圈线圈组成，位于初级两圈线圈的中间。
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