CN108199688B - 一种可变结构压控振荡器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种可变结构压控振荡器，包含第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第一MIM电容C1、第二MIM电容C2、第三MIM电容C3、第一多晶硅电阻R1、第二多晶硅电阻R2、第一平面螺旋电感L1、第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2、第三CMOS开关S3和第四CMOS开关S4。发明在于提出一种可变结构压控振荡器，通过CMOS开关来改变压控振荡器的电路结构，既可以适当降低性能来满足功耗指标，也可以适当提高功耗来满足性能指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种可变结构压控振荡器及其控制方法，属于电子科技技术领域。
背景技术
目前，在主流的CMOS工艺中设计压控振荡器(VCO)，仍然面临着低功耗与高性能之间的矛盾。为此已经研发出了多种不同结构的压控振荡器来分别满足不同应用中对功耗和性能的要求。但随着芯片集成度的不断提高，需要有一种结构能够兼容系统对功耗和性能的需求。
发明内容
发明在于提出一种可变结构压控振荡器，通过CMOS开关来改变压控振荡器的电路结构，既可以适当降低性能来满足功耗指标，也可以适当提高功耗来满足性能指标。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种可变结构压控振荡器，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、第一MIM电容C1、第二MIM电容C2、第三MIM电容C3、第一多晶硅电阻R1、第二多晶硅电阻R2、第一平面螺旋电感L1、第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2、第三CMOS开关S3和第四CMOS开关S4，其中，第一MOS管M1的源极和第二MOS管M2的源极均接地，第一MOS管M1的栅极、第一CMOS开关S1的正极、第二多晶硅电阻R2的负极和第二MIM电容C2的负极四者相互相连，第二MOS管M2的栅极、第一CMOS开关S1的负极、第一多晶硅电阻R1的负极和第一MIM电容C1的负极四者相互相连，第一MOS管M1的漏极与负极输出电压Voutn相连，第二MOS管M2的漏极与正极输出电压Voutp相连；第一MIM电容C1的负极与负极输出电压Voutn相连，第二MIM电容C2的负极与正极输出电压Voutp相连；第一多晶硅电阻R1的正极、第二多晶硅电阻R2的正极、第二CMOS开关S2的正极和第三CMOS开关S3的正极四者相互相连；第二CMOS开关S2的负极与负输入电压Vn相连；第三CMOS开关S3的负极、第一平面螺旋电感L1的中心抽头和第四CMOS开关S4的负极三者相互相连；第一平面螺旋电感L1的正极与正极输出电压Voutp相连，第一平面螺旋电感L1的负极与负极输出电压Voutn相连；第三MIM电容C3的正极与正极输出电压Voutp相连，第三MIM电容C3的负极与负极输出电压Voutn相连；第三MOS管M3的源极和第四MOS管M4的源极均接电源VDD，第三MOS管M3的栅极与第四MOS管M4的漏极均和正极输出电压Voutp相连，第四MOS管M4的栅极与第三MOS管M3的漏极和负极输出电压Voutn相连。
一种可变结构压控振荡器的控制方法，其特征是包括：
适当降低性能来满足功耗指标的步骤：将第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2和第四CMOS开关S4关断，第三CMOS开关S3闭合，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极偏置电压由第一平面螺旋电感L1的中心抽头提供，因此压控振荡器处于NMOS管与PMOS管互补交叉耦合振荡模式；
适当提高功耗来满足性能指标的步骤：将第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2和第四CMOS开关S4闭合，第三CMOS开关S3关断，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极偏置电压由负输入电压Vn提供，因此压控振荡器处于单PMOS管交叉耦合振荡模式。
本发明的有益效果是：
1、本发明的可变结构压控振荡器通过CMOS开关来改变压控振荡器的电路结构，既可以适当降低性能来满足功耗指标，也可以适当提高功耗来满足性能指标。
2、本发明是应用于频率综合器中的压控振荡器模块，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。
3、本发明的可变结构压控振荡器在高性能模式下，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极偏置电压由负输入电压Vn提供，可以完全确保第一MOS管M1和第二MOS管M2处于关断状态，这一技术可以使整体LC谐振腔的Q值提高10％左右。
附图说明
图1是本发明中可变结构压控振荡器电路图。
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。
本发明如图1所示，实施例一。
一种可变结构压控振荡器，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、第一MIM电容C1、第二MIM电容C2、第三MIM电容C3、第一多晶硅电阻R1、第二多晶硅电阻R2、第一平面螺旋电感L1、第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2、第三CMOS开关S3和第四CMOS开关S4，其中，第一MOS管M1的源极和第二MOS管M2的源极均接地，第一MOS管M1的栅极、第一CMOS开关S1的正极、第二多晶硅电阻R2的负极和第二MIM电容C2的负极四者相互相连，第二MOS管M2的栅极、第一CMOS开关S1的负极、第一多晶硅电阻R1的负极和第一MIM电容C1的负极四者相互相连，第一MOS管M1的漏极与负极输出电压Voutn相连，第二MOS管M2的漏极与正极输出电压Voutp相连；第一MIM电容C1的负极与负极输出电压Voutn相连，第二MIM电容C2的负极与正极输出电压Voutp相连；第一多晶硅电阻R1的正极、第二多晶硅电阻R2的正极、第二CMOS开关S2的正极和第三CMOS开关S3的正极四者相互相连；第二CMOS开关S2的负极与负输入电压Vn相连；第三CMOS开关S3的负极、第一平面螺旋电感L1的中心抽头和第四CMOS开关S4的负极三者相互相连；第一平面螺旋电感L1的正极与正极输出电压Voutp相连，第一平面螺旋电感L1的负极与负极输出电压Voutn相连；第三MIM电容C3的正极与正极输出电压Voutp相连，第三MIM电容C3的负极与负极输出电压Voutn相连；第三MOS管M3的源极和第四MOS管M4的源极均接电源VDD，第三MOS管M3的栅极与第四MOS管M4的漏极均和正极输出电压Voutp相连，第四MOS管M4的栅极与第三MOS管M3的漏极和负极输出电压Voutn相连。
实施例二。
一种可变结构压控振荡器的控制方法，其特征是包括：
适当降低性能来满足功耗指标的步骤：将第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2和第四CMOS开关S4关断，第三CMOS开关S3闭合，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极偏置电压由第一平面螺旋电感L1的中心抽头提供，因此压控振荡器处于NMOS管与PMOS管互补交叉耦合振荡模式；
适当提高功耗来满足性能指标的步骤：将第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2和第四CMOS开关S4闭合，第三CMOS开关S3关断，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极偏置电压由负输入电压Vn提供，因此压控振荡器处于单PMOS管交叉耦合振荡模式。
本发明通过CMOS开关来改变压控振荡器的电路结构，第一种结构是适当降低性能来满足功耗指标，此时第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2和第四CMOS开关S4关断，第三CMOS开关S3闭合，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极偏置电压由第一平面螺旋电感L1的中心抽头提供，因此压控振荡器处于NMOS管与PMOS管互补交叉耦合振荡模式；第二种结构是适当提高功耗来满足性能指标，此时第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2和第四CMOS开关S4闭合，第三CMOS开关S3关断，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极偏置电压由负输入电压Vn提供，因此压控振荡器处于单PMOS管交叉耦合振荡模式。
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 (1)
1.一种可变结构压控振荡器的控制方法，其特征是包括：
适当降低性能来满足功耗指标的步骤：将第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2和第四CMOS开关S4关断，第三CMOS开关S3闭合，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极偏置电压由第一平面螺旋电感L1的中心抽头提供，因此压控振荡器处于NMOS管与PMOS管互补交叉耦合振荡模式；
适当提高功耗来满足性能指标的步骤：将第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2和第四CMOS开关S4闭合，第三CMOS开关S3关断，第一MOS管M1和第二MOS管M2的栅极偏置电压由负输入电压Vn提供，因此压控振荡器处于单PMOS管交叉耦合振荡模式；
所述可变结构压控振荡器包含第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第一MIM电容C1、第二MIM电容C2、第三MIM电容C3、第一多晶硅电阻R1、第二多晶硅电阻R2、第一平面螺旋电感L1、第一CMOS开关S1、第二CMOS开关S2、第三CMOS开关S3和第四CMOS开关S4，其中，第一MOS管M1的源极和第二MOS管M2的源极均接地，第一MOS管M1的栅极、第一CMOS开关S1的正极、第二多晶硅电阻R2的负极和第二MIM电容C2的负极四者相互相连，第二MOS管M2的栅极、第一CMOS开关S1的负极、第一多晶硅电阻R1的负极和第一MIM电容C1的负极四者相互相连，第一MOS管M1的漏极与负极输出电压Voutn相连，第二MOS管M2的漏极与正极输出电压Voutp相连；第一MIM电容C1的负极与负极输出电压Voutn相连，第二MIM电容C2的负极与正极输出电压Voutp相连；第一多晶硅电阻R1的正极、第二多晶硅电阻R2的正极、第二CMOS开关S2的正极和第三CMOS开关S3的正极四者相互相连；第二CMOS开关S2的负极与负输入电压Vn相连；第三CMOS开关S3的负极、第一平面螺旋电感L1的中心抽头和第四CMOS开关S4的负极三者相互相连；第一平面螺旋电感L1的正极与正极输出电压Voutp相连，第一平面螺旋电感L1的负极与负极输出电压Voutn相连；第三MIM电容C3的正极与正极输出电压Voutp相连，第三MIM电容C3的负极与负极输出电压Voutn相连；第三MOS管M3的源极和第四MOS管M4的源极均接电源VDD，第三MOS管M3的栅极与第四MOS管M4的漏极均和正极输出电压Voutp相连，第四MOS管M4的栅极与第三MOS管M3的漏极和负极输出电压Voutn相连。
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| CN103107811A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-05-15 | 南京邮电大学 | 一种低相位噪声电感电容压控振荡器 |
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|---|---|---|---|---|
| KR100759070B1 (ko) * | 2007-05-04 | 2007-09-19 | 인하대학교 산학협력단 | 엘씨 탱크형 전압제어 발진기 |
| CN103107811A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-05-15 | 南京邮电大学 | 一种低相位噪声电感电容压控振荡器 |
| CN205566222U (zh) * | 2016-04-06 | 2016-09-07 | 江苏星宇芯联电子科技有限公司 | 一种lc压控振荡器 |
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