CN114257178A - 振荡器电路 - Google Patents

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王润华
杨海玲
黄耀
王亚宁
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Shanghai IC R&D Center Co Ltd
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Shanghai IC R&D Center Co Ltd
Shanghai IC Equipment Material Industry Innovation Center Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/124—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance

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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

本发明提供了一种振荡器电路，包括NP互补振荡电路、变压器、电流源管和电容，所述变压器包括主级线圈和次级线圈，所述主级线圈的一端连接电源电压，另一端与所述NP互补振荡电路的电压端连接，所述次级线圈的一端与所述NP互补振荡电路的接地端连接；所述电流源管的漏极与所述次级线圈的另一端连接，源极接地，栅极用于接收电流控制信号；所述电容的一端与所述次级线圈的另一端连接，另一端接地。采用了变压器提高所述NP互补振荡电路的相位噪声性能，提高了电感的品质因数，采用两个电感则需要布置在电路的一个平面内，而变压器的主级线圈和次级线圈是叠加在一起的，无需布置在一个平面上，降低了电路所占面积。

Description

振荡器电路
技术领域
本发明涉及振荡器技术领域，尤其涉及一种振荡器电路。
背景技术
使用电感电容压控振荡器(LC voltage-controlled oscillator，LC VCO)一般需要添加尾电流源或尾电阻阵列进行限流或者限幅。在LC VCO中，将一个大电容与电流源并联可以衰减二阶谐波频率处的电流源噪声成分，如图1所示。为了提高阻抗在图1所示结构的基础上，可以在电流源和互耦对的共源点之间插入一个电感，如图2所示。该电感与互耦对共源节点的寄生电容在二阶谐波频率处谐振，在该频率处提供一个高阻抗，所实现的阻抗大小依赖于电感的品质因子。这种高阻抗阻止了电流源在二阶谐波频率处的热噪声进入振荡器核，二阶谐波频率处的热噪声由与电流源并联的大电容短路到地，该电容必须足够大，使得在二阶谐波频率处，电流源漏级近似短路到地。该高阻抗还可以阻止线性区工作的互耦对晶体管给谐振回路引入损耗。插入的电感和与电流源并联的大电容组成的网络被称之为噪声滤波器。
但上述结构仅适用于NMOS管互耦对结构的LC VCO，但由于二阶谐波频率较高，导致该噪声滤波器中引入的电感值较小，这可能导致电感品质因数不够高，从而影响噪声滤波效果，且为了能够稳定谐振在二阶谐波频率处，共源点可能需要额外加入金属电容，则变量太多难以控制。并且该噪声滤波器结构并不适用于NP互补互耦对结构的LC VCO。
因此，有必要提供一种新型的振荡器电路以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种振荡器电路，提高电感值以及电感的品质因数，降低电路所占面积。
为实现上述目的，本发明的所述振荡器电路，包括：
NP互补振荡电路；
变压器，包括主级线圈和次级线圈，所述主级线圈的一端连接电源电压，另一端与所述NP互补振荡电路的电压端连接，所述次级线圈的一端与所述NP互补振荡电路的接地端连接；
电流源管，构成电流源，漏极与所述次级线圈的另一端连接，源极接地，栅极用于接收电流控制信号；
电容，一端与所述次级线圈的另一端连接，另一端接地。
所述振荡器电路的有益效果在于：采用了变压器提高所述NP互补振荡电路的相位噪声性能，提高了电感的品质因数，采用两个电感则需要布置在电路的一个平面内，而变压器的主级线圈和次级线圈是叠加在一起的，无需布置在一个平面上，降低了电路所占面积。
可选地，所述NP互补振荡电路包括PMOS管互耦对、NMOS管互耦对、可变电容对和固定电感，所述PMOS管互耦对的两个源极均与所述主级线圈的另一端连接，所述PMOS管互耦对的一个漏极与所述NMOS管互耦对的一个漏极连接，所述PMOS管互耦对的另一个漏极与所述NMOS管互耦对的另一个漏极连接，所述NMOS管互耦对的两个源极均与所述次级线圈的一端连接，所述可变电容对的一端与所述PMOS管互耦对的一个漏极连接，所述可变电容对的另一端与所述PMOS管互耦对的另一个漏极连接，所述固定电感的一端与所述NMOS管互耦对的一个漏极连接，所述固定电感的另一端与所述NMOS管互耦对的另一个漏极连接。
可选地，所述PMOS管互耦对包括第一PMOS管和第二PMOS管，所述第一PMOS管的源极和所述第二PMOS管的源极均与所述主级线圈的另一端连接，所述第一PMOS管的栅极与所述第二PMOS管的漏极连接，所述第二PMOS管的栅极与所述第一PMOS管的漏极连接。
可选地，所述NMOS管互耦对包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的源极均与所述次级线圈的一端连接，所述第一NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的漏极与所述第二PMOS管的漏极连接，所述第一NMOS管的栅极与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的栅极与所述第一NMOS管的漏极连接。
可选地，所述可变电容对包括第一可变电容和第二可变电容，所述第一可变电容的一端与所述第一PMOS管的漏极连接，所述第一可变电容另一端与所述第二可变电容的一端连接，所述第二可变电容的另一端与所述第二PMOS管的漏极连接。
可选地，所述固定电感的一端与所述第一NMOS管的漏极连接，所述固定电感的另一端与所述第二NMOS管的漏极连接。
可选地，所述主级线圈的电感值为1pH-1nH。
可选地，所述主级线圈的电感值为500pH。
可选地，所述次级线圈的电感值为1pH-1nH。
可选地，所述次级线圈的电感值为500pH。
附图说明
图1为现有技术中将大电容与电流源并联应用到NMOS管互耦对结构的LC VCO的电路示意图；
图2为现有技术中图1所示电路中在电流源和互耦对的共源点之间插入一个电感后的电路示意图；
图3为本发明一些实施例中振荡器电路的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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作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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种振荡器电路。参照图3，所述振荡器电路100包括NP互补振荡电路101、变压器102、电流源管103和电容104，所述电流源管103构成电流源。
参照图3，所述变压器102包括主级线圈1021和次级线圈1022，所述主级线圈1021的一端连接电源电压VDD，所述主级线圈1021的另一端与所述NP互补振荡电路101的电压端连接，所述次级线圈1022的一端与所述NP互补振荡电路101的接地端连接，所述电流源管103的漏极与所述次级线圈1022的另一端连接，所述电流源管103的源极接地，所述电流源管103的栅极用于接收电流控制信号，所述电容104的一端与所述次级线圈1022的另一端连接，所述电容104的另一端接地。采用了变压器102提高所述NP互补振荡电路101的相位噪声性能，提高了电感的品质因数，采用两个电感则需要布置在电路的一个平面内，而变压器102的主级线圈1021和次级线圈1022是叠加在一起的，无需布置在一个平面上，降低了电路所占面积。
一些实施例中，所述NP互补振荡电路包括PMOS管互耦对、NMOS管互耦对、可变电容对和固定电感，所述PMOS管互耦对的两个源极均与所述主级线圈的另一端连接，所述PMOS管互耦对的一个漏极与所述NMOS管互耦对的一个漏极连接，所述PMOS管互耦对的另一个漏极与所述NMOS管互耦对的另一个漏极连接，所述NMOS管互耦对的两个源极均与所述次级线圈的一端连接，所述可变电容对的一端与所述PMOS管互耦对的一个漏极连接，所述可变电容对的另一端与所述PMOS管互耦对的另一个漏极连接，所述固定电感的一端与所述NMOS管互耦对的一个漏极连接，所述固定电感的另一端与所述NMOS管互耦对的另一个漏极连接。
参照图3，所述NP互补振荡电路101包括PMOS管互耦对1011、NMOS管互耦对1012、可变电容对1013和固定电感1014。
参照图3，所述PMOS管互耦对1011包括第一PMOS管10111和第二PMOS管10112，所述第一PMOS管10111的源极和所述第二PMOS管10112的源极均与所述主级线圈1021的另一端连接，所述第一PMOS管10111的栅极与所述第二PMOS管10112的漏极连接，所述第二PMOS管10112的栅极与所述第一PMOS管10111的漏极连接。
参照图3，所述NMOS管互耦对1012包括第一NMOS管10121和第二NMOS管10122，所述第一NMOS管10121的源极和所述第二NMOS管10122的源极均与所述次级线圈1022的一端连接，所述第一NMOS管10121的漏极与所述第一PMOS管10111的漏极连接，所述第二NMOS管10122的漏极与所述第二PMOS管10112的漏极连接，所述第一NMOS管10121的栅极与所述第二NMOS管10122的漏极连接，所述第二NMOS管10122的栅极与所述第一NMOS管10121的漏极连接。
参照图3，所述可变电容对1013包括第一可变电容10131和第二可变电容10132，所述第一可变电容10131的一端与所述第一PMOS管10111的漏极连接，所述第一可变电容10131另一端与所述第二可变电容10132的一端连接，所述第二可变电容10132的另一端与所述第二PMOS管10112的漏极连接，所述第一可变电容10131的另一端与所述第二可变电容10132的一端还用于接收振荡控制信号。其中，第一可变电容10131和第二可变电容10132便于调节电容，以使电容相同。
参照图3，所述固定电感1014的一端与所述第一NMOS管10121的漏极连接，所述固定电感1014的另一端与所述第二NMOS管10122的漏极连接。
一些实施例中，所述主级线圈的电感值为1pH-1nH，所述次级线圈的电感值为1pH-1nH，所述变压器的耦合系数大于0且小于1。可选地，所述主级线圈的电感值与所述次级线圈的电感值相等，均为500pH，所述变压器的耦合系数为0.6。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (10)

1.一种振荡器电路，其特征在于，包括：
NP互补振荡电路；
变压器，包括主级线圈和次级线圈，所述主级线圈的一端连接电源电压，另一端与所述NP互补振荡电路的电压端连接，所述次级线圈的一端与所述NP互补振荡电路的接地端连接；
电流源管，构成电流源，漏极与所述次级线圈的另一端连接，源极接地，栅极用于接收电流控制信号；
电容，一端与所述次级线圈的另一端连接，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于，所述NP互补振荡电路包括PMOS管互耦对、NMOS管互耦对、可变电容对和固定电感，所述PMOS管互耦对的两个源极均与所述主级线圈的另一端连接，所述PMOS管互耦对的一个漏极与所述NMOS管互耦对的一个漏极连接，所述PMOS管互耦对的另一个漏极与所述NMOS管互耦对的另一个漏极连接，所述NMOS管互耦对的两个源极均与所述次级线圈的一端连接，所述可变电容对的一端与所述PMOS管互耦对的一个漏极连接，所述可变电容对的另一端与所述PMOS管互耦对的另一个漏极连接，所述固定电感的一端与所述NMOS管互耦对的一个漏极连接，所述固定电感的另一端与所述NMOS管互耦对的另一个漏极连接。
3.根据权利要求2所述的振荡器电路，其特征在于，所述PMOS管互耦对包括第一PMOS管和第二PMOS管，所述第一PMOS管的源极和所述第二PMOS管的源极均与所述主级线圈的另一端连接，所述第一PMOS管的栅极与所述第二PMOS管的漏极连接，所述第二PMOS管的栅极与所述第一PMOS管的漏极连接。
4.根据权利要求3所述的振荡器电路，其特征在于，所述NMOS管互耦对包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的源极均与所述次级线圈的一端连接，所述第一NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的漏极与所述第二PMOS管的漏极连接，所述第一NMOS管的栅极与所述第二NMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的栅极与所述第一NMOS管的漏极连接。
5.根据权利要求4所述的振荡器电路，其特征在于，所述可变电容对包括第一可变电容和第二可变电容，所述第一可变电容的一端与所述第一PMOS管的漏极连接，所述第一可变电容另一端与所述第二可变电容的一端连接，所述第二可变电容的另一端与所述第二PMOS管的漏极连接。
6.根据权利要求4所述的振荡器电路，其特征在于，所述固定电感的一端与所述第一NMOS管的漏极连接，所述固定电感的另一端与所述第二NMOS管的漏极连接。
7.根据权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于，所述主级线圈的电感值为1pH-1nH。
8.根据权利要求7所述的振荡器电路，所述主级线圈的电感值为500pH。
9.根据权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于，所述次级线圈的电感值为1pH-1nH。
10.根据权利要求9所述的振荡器电路，其特征在于，所述次级线圈的电感值为500pH。
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