CN115102503A - 一种基于对角8字形电感的压控振荡器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于对角8字形电感的压控振荡器，涉及压控振荡器技术领域。压控振荡器包括：呈共质心对称的互相电连接的对角8字形电感和压控振荡组件；所述对角8字形电感包括8字形电感第一环、8字形电感第二环和电感手臂；在以所述质心为坐标原点的坐标系中，所述8字形电感第一环位于第一象限，所述8字形电感第二环位于第三象限，所述压控振荡组件设置在所述第二象限和所述第四象限，由于8字形电感第一环和8字形电感第二环的电流方向相反，它们产生的电磁方向相反，对第二象限和第四象限内的磁场作用可以相互抵消，将压控振荡组件设置在所述第二象限和第四象限提高了面积利用率，并且保证了压控振荡组件的稳定性和可靠性。

Description

一种基于对角8字形电感的压控振荡器
技术领域
本发明涉及压控振荡器技术领域，尤其涉及一种基于对角8字形电感的压控振荡器。
背景技术
随着无线通信技术发展，可以实现整个射频收发信机被实施在单个半导体晶体管心或芯片上，然而，在单个芯片上实施整个射频收发信机遇到许多挑战。例如，在宽带码分多址收发信机中，单芯片解决方案需要两个射频压控振荡器（VCO）同时运行在一个芯片上，这样的安排由于各种不同的类型的互相耦合机制会产生两个VCO之间不想要的交互作用，这会导致发射频谱中不想要的频率的寄生接收机响应。初级互相耦合机制通常是在谐振器之间，即，VCO中的大电感器结构之间的基本电磁耦合。
目前，现有的压控振荡器通常使用8字形电感来减小电磁耦合，整个电感关于某条轴线对称。
但会导致压控振荡器的版图布局难以利用边角处面积，且为了保证振荡器不干扰其他电路或不受其他电路干扰，边角处不应放置其他电路模块，因此产生面积浪费，此外，还会对压控振荡器的可变电容管和晶体管产生不利影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于对角8字形电感的压控振荡器，以解决现有压控振荡器的版图布局难以利用边角处面积，产生面积浪费，还会对压控振荡器的可变电容管和晶体管产生不利影响的问题。
第一方面，本发明提供一种基于对角8字形电感的压控振荡器，包括：
呈共质心对称的互相电连接的对角8字形电感和压控振荡组件；所述对角8字形电感包括8字形电感第一环、8字形电感第二环和电感手臂；
其中，在以所述质心为坐标原点的坐标系中，所述8字形电感第一环位于第一象限，所述8字形电感第二环位于第三象限，所述电感手臂位于第二象限和第四象限呈关于所述坐标原点中心对称设置，所述压控振荡组件设置在所述第二象限和所述第四象限。
采用上述技术方案的情况下，本申请实施例提供的基于对角8字形电感的压控振荡器，呈共质心对称的互相电连接的对角8字形电感和压控振荡组件；所述对角8字形电感包括8字形电感第一环、8字形电感第二环和电感手臂；在以所述质心为坐标原点的坐标系中，所述8字形电感第一环位于第一象限，所述8字形电感第二环位于第三象限，所述电感手臂位于第二象限和第四象限呈关于所述坐标原点中心对称设置，所述压控振荡组件设置在所述第二象限和所述第四象限，由于8字形电感第一环和8字形电感第二环的电流方向相反，它们产生的电磁方向相反，因此，8字形电感第一环、8字形电感第二环结合电感手臂对第二象限和第四象限内的磁场作用大小相等，方向相反，可以相互抵消，将压控振荡组件设置在所述第二象限和第四象限可以避免磁场作用不对称对压控振荡组件产生不利影响，利用了8字形电感的边角处面积，避免了面积浪费，提高了面积利用率，减小了压控振荡器的面积，降低成本，并且保证了压控振荡组件的稳定性和可靠性。
在一种可能的实现方式中，所述压控振荡组件包括相互连接的电容组件和交叉耦合对管；所述电容组件设置在第二象限和第四象限，关于所述坐标原点对称分布，所述交叉耦合对管设置在所述第二象限和所述第四象限。
在一种可能的实现方式中，所述电容组件包括位于所述第二象限和所述第四象限互相电连接的可变电容单元和开关电容阵列；
所述可变电容单元和所述开关电容阵列均关于所述坐标原点对称分布。
在一种可能的实现方式中，所述可变电容单元包括相互连接的第一可变电容管和第二可变电容管，所述第一可变电容管位于所述第二象限，所述第二可变电容管位于所述第四象限，所述第一可变电容管和所述第二可变电容管关于所述坐标原点对称分布。
在一种可能的实现方式中，所述开关电容阵列包括相互连接的第一开关电容阵列和第二开关电容阵列，所述第一开关电容阵列位于所述第二象限，所述第二开关电容阵列位于所述第四象限，所述第一开关电容阵列和所述第二开关电容阵列关于所述坐标原点对称分布。
在一种可能的实现方式中，所述交叉耦合对管包括P型晶体管和N型晶体管，所述P型晶体管位于所述第二象限，所述N型晶体管位于所述第四象限。
在一种可能的实现方式中，所述N型晶体管和所述P型晶体管关于所述坐标原点对称分布。
在一种可能的实现方式中，所述可变电容单元、所述开关电容阵列和所述交叉耦合对管沿远离所述坐标系的横轴方向依次设置。
在一种可能的实现方式中，所述第一可变电容管，所述第一开关电容阵列和所述P型晶体管沿远离所述坐标系的横轴方向依次设置；
所述第二可变电容管、所述第二开关电容阵列和所述N型晶体管沿远离所述横轴方向依次设置。
在一种可能的实现方式中，所述第一可变电容管，所述第一开关电容阵列和所述P型晶体管沿靠近所述坐标系的横轴方向依次设置；
所述第二可变电容管、所述第二开关电容阵列和所述N型晶体管沿靠近所述横轴方向依次设置。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的一种基于对角8字形电感的压控振荡器的结构示意图；
图2示出了本申请实施例提供的另一种基于对角8字形电感的压控振荡器的结构示意图；
图3示出了本申请实施例提供的一种基于对角8字形电感的压控振荡器的原理示意图。
附图标记：
10-对角8字形电感；20-压控振荡组件；101-8字形电感第一环；102-8字形电感第二环；103-电感手臂；O-坐标原点；201-电容组件；202-交叉耦合对管；2011-可变电容单元；2012-开关电容阵列；2011A-第一可变电容管；2011B-第二可变电容管；2012A-第一开关电容阵列；2012B-第二开关电容阵列；P-P型晶体管；N-N型晶体管。
具体实施方式
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项（个）”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
图1示出了本申请实施例提供的一种基于对角8字形电感的压控振荡器的结构示意图，如图1所示，所述基于对角8字形电感的压控振荡器包括：
呈共质心对称的互相电连接的对角8字形电感10和压控振荡组件20；所述对角8字形电感10包括8字形电感第一环101、8字形电感第二环102和电感手臂103；
其中，在以所述质心为坐标原点O的坐标系中，所述8字形电感第一环101位于第一象限，所述8字形电感第二环102位于第三象限，所述电感手臂103位于所述第二象限和第四象限呈关于所述坐标原点O中心对称设置，所述压控振荡组件20设置在所述第二象限和所述第四象限。
在本申请中，所述电感手臂从所属对角8字形电感的腰部向两侧延伸，可以通过不同层金属走线避免短路。
综上所述，本申请实施例提供的基于对角8字形电感的压控振荡器，呈共质心对称的互相电连接的对角8字形电感和压控振荡组件；所述对角8字形电感包括8字形电感第一环、8字形电感第二环和电感手臂；在以所述质心为坐标原点的坐标系中，所述8字形电感第一环位于第一象限，所述8字形电感第二环位于第三象限，所述电感手臂位于第二象限和第四象限呈关于所述坐标原点中心对称设置，所述压控振荡组件设置在所述第二象限和所述第四象限，由于8字形电感第一环和8字形电感第二环的电流方向相反，它们产生的电磁方向相反，因此，8字形电感第一环、8字形电感第二环结合电感手臂对第二象限和第四象限内的磁场作用可以相互抵消，磁场对称，将压控振荡组件设置在所述第二象限和第四象限可以避免磁场作用不对称对压控振荡组件产生不利影响，利用了8字形电感的边角处面积，避免了面积浪费，提高了面积利用率，减小了压控振荡器的面积，降低成本，并且保证了压控振荡组件的稳定性和可靠性。
可选的，图2示出了本申请实施例提供的另一种基于对角8字形电感的压控振荡器的结构示意图，如图2所示，所述压控振荡组件20包括相互连接的电容组件201和交叉耦合对管202；所述电容组件201设置在第二象限和第四象限，关于所述坐标原点O对称分布，所述交叉耦合对管202设置在所述第二象限和所述第四象限。
可选的，参见图2，所述电容组件201包括位于所述第二象限和所述第四象限互相电连接的可变电容单元2011和开关电容阵列2012；
所述可变电容单元2011和所述开关电容阵列2012均关于所述坐标原点O对称分布。
可选的，参见图2，所述可变电容单元2011包括相互连接的第一可变电容管2011A和第二可变电容管2011B，所述第一可变电容管2011A位于所述第二象限，所述第二可变电容管2011B位于所述第四象限，所述第一可变电容管2011A和所述第二可变电容管2011B关于所述坐标原点对称分布。
可选的，参见图2，所述开关电容阵列2012包括相互连接的第一开关电容阵列2012A和第二开关电容阵列2012B，所述第一开关电容阵列2012A位于所述第二象限，所述第二开关电容阵列2012B位于所述第四象限，所述第一开关电容阵列2012A和所述第二开关电容阵列2012B关于所述坐标原点O对称分布。
可选的，参见图2，所述交叉耦合对管包括P型晶体管P和N型晶体管N，所述P型晶体管位于所述第二象限，所述N型晶体管位于所述第四象限。
可选的，所述N型晶体管和所述P型晶体管关于所述坐标原点对称分布。
可选的，参见图2，所述可变电容单元2011、所述开关电容阵列2012和所述交叉耦合对管202沿远离所述坐标系的横轴方向依次设置。
可选的，参见图2，所述第一可变电容管2011A，所述第一开关电容阵列2012A和所述P型晶体管沿远离所述坐标系的横轴方向依次设置；
所述第二可变电容管2011B、所述第二开关电容阵列2012B和所述N型晶体管沿远离所述横轴方向依次设置。
可选的，所述第一可变电容管，所述第一开关电容阵列和所述P型晶体管沿靠近所述坐标系的横轴方向依次设置；
所述第二可变电容管、所述第二开关电容阵列和所述N型晶体管沿靠近所述横轴方向依次设置。
在本申请中，第一可变电容管，所述第一开关电容阵列和所述P型晶体管可以调整各自的版图形状和布局，使得三个模块组成的版图可以利用对角8字形电感腰部左侧的面积，即第二象限即可。第二可变电容管、所述第二开关电容阵列和所述N型晶体管可以调整各自的版图形状和布局，使得三个模块组成的版图可以利用对角8字形电感腰部右侧的面积，即第四象限即可。
需要说明的是，在本申请中，对压控振荡组件内部的分布结构不作具体限定，可以根据实际应用场景做具体设计调整，
图3示出了本申请实施例提供的一种基于对角8字形电感的压控振荡器的原理示意图，如图3所示，所述压控振荡器包括：对角8字形电感10、第一可变电容管2011A、第二可变电容管2011B、第一开关电容阵列2012A、第二开关电容阵列2012B、P型晶体管P和N型晶体管N，P型晶体管接器件内部工作电压（Vdd），N型晶体管接电源电压（Vss）。
综上所述，本申请实施例提供的基于对角8字形电感的压控振荡器，呈共质心对称的互相电连接的对角8字形电感和压控振荡组件；所述对角8字形电感包括8字形电感第一环、8字形电感第二环和电感手臂；在以所述质心为坐标原点的坐标系中，所述8字形电感第一环位于第一象限，所述8字形电感第二环位于第三象限，所述电感手臂位于第二象限和第四象限呈关于所述坐标原点中心对称设置，所述压控振荡组件设置在所述第二象限和所述第四象限，由于8字形电感第一环和8字形电感第二环的电流方向相反，它们产生的电磁方向相反，因此，8字形电感第一环、8字形电感第二环结合电感手臂对第二象限和第四象限内的磁场作用大小相等，方向相反，可以相互抵消，将压控振荡组件设置在所述第二象限和第四象限可以避免磁场作用不对称对压控振荡组件产生不利影响，利用了8字形电感的边角处面积，避免了面积浪费，提高了面积利用率，减小了压控振荡器的面积，降低成本，并且保证了压控振荡组件的稳定性和可靠性。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”（comprising）一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于对角8字形电感的压控振荡器，其特征在于，包括：
呈共质心对称的互相电连接的对角8字形电感和压控振荡组件；所述对角8字形电感包括8字形电感第一环、8字形电感第二环和电感手臂；
其中，在以所述质心为坐标原点的坐标系中，所述8字形电感第一环位于第一象限，所述8字形电感第二环位于第三象限，所述电感手臂位于第二象限和第四象限呈关于所述坐标原点中心对称设置，所述压控振荡组件设置在所述第二象限和所述第四象限。
2.根据权利要求1所述的基于对角8字形电感的压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡组件包括相互连接的电容组件和交叉耦合对管；所述电容组件设置在第二象限和第四象限，关于所述坐标原点对称分布，所述交叉耦合对管设置在所述第二象限和所述第四象限。
3.根据权利要求2所述的基于对角8字形电感的压控振荡器，其特征在于，所述电容组件包括位于所述第二象限和所述第四象限互相电连接的可变电容单元和开关电容阵列；
所述可变电容单元和所述开关电容阵列均关于所述坐标原点对称分布。
4.根据权利要求3所述的基于对角8字形电感的压控振荡器，其特征在于，所述可变电容单元包括相互连接的第一可变电容管和第二可变电容管，所述第一可变电容管位于所述第二象限，所述第二可变电容管位于所述第四象限，所述第一可变电容管和所述第二可变电容管关于所述坐标原点对称分布。
5.根据权利要求4所述的基于对角8字形电感的压控振荡器，其特征在于，所述开关电容阵列包括相互连接的第一开关电容阵列和第二开关电容阵列，所述第一开关电容阵列位于所述第二象限，所述第二开关电容阵列位于所述第四象限，所述第一开关电容阵列和所述第二开关电容阵列关于所述坐标原点对称分布。
6.根据权利要求5所述的基于对角8字形电感的压控振荡器，其特征在于，所述交叉耦合对管包括P型晶体管和N型晶体管，所述P型晶体管位于所述第二象限，所述N型晶体管位于所述第四象限。
7.根据权利要求6所述的基于对角8字形电感的压控振荡器，其特征在于，所述N型晶体管和所述P型晶体管关于所述坐标原点对称分布。
8.根据权利要求3所述的基于对角8字形电感的压控振荡器，其特征在于，所述可变电容单元、所述开关电容阵列和所述交叉耦合对管沿远离所述坐标系的横轴方向依次设置。
9.根据权利要求6所述的基于对角8字形电感的压控振荡器，其特征在于，所述第一可变电容管，所述第一开关电容阵列和所述P型晶体管沿远离所述坐标系的横轴方向依次设置；
所述第二可变电容管、所述第二开关电容阵列和所述N型晶体管沿远离所述横轴方向依次设置。
10.根据权利要求6所述的基于对角8字形电感的压控振荡器，其特征在于，所述第一可变电容管，所述第一开关电容阵列和所述P型晶体管沿靠近所述坐标系的横轴方向依次设置；
所述第二可变电容管、所述第二开关电容阵列和所述N型晶体管沿靠近所述横轴方向依次设置。
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