CN1151631A - 振荡电路和振荡方法 - Google Patents

Abstract

NPN晶体管被差分地连接，第一NPN晶体管的集电极输出的信号通过第一电容正反馈到第二NPN晶体管的基极，第二NPN晶体管的集电极输出的信号通过第二电容正反馈到第一个NPN晶体管的基极。单端口类型SAW谐振器通过阻止直流通过的电容连接到NPN晶体管的两个集电极，这样，就有可能产生具有高精度的高频信号。

Description

振荡电路和振荡方法

本发明是关于振荡电路和振荡方法，更具体而言是关于具有高频的信号能被产生而无需调整的振荡电路和振荡方法。

图3示出了振荡电路结构的实例，在这个例子中，NPN晶体管3的发射极通过电阻4接地，和电容6与电阻4并连。进而，电容5是连接至NPN晶体管3的发射极和基极之间，电阻1和电阻2是连接在连接到预定电压源的端点T3和地之间，电阻1和电阻2的连接点被连到NPN晶体管3的基极，这些电阻1，2和4的每一个向NPN晶体管3提供预定的偏压。

进而，通过阻止直流流过的电容7一单端口类型的SAW(表面声波)谐振器9连到NPN晶体管3的基极，进而，端点T3通过电容8接地。

单端口类型SAW谐振器9的构成例如如图4所示，由此形成的等效电路如图5所示。

更具体而言，(i)由电阻21，线圈22和电容23形成的串连电路和(ii)电容24构成的并联电路连接在端点T1和T2之间，该电容24是单端口类型SAW谐振器9的端点至端点的电容。

当下述的条件被满足时，该单端口类型SAW谐振器9实质上作为电感起作用，这里L22，C23，C24和R21分别是线圈22的电感，电容器23的电容，电容器24的电容和电阻器21的电阻值：

ωL22＞1/(ωC23)＝1/(ωC24)＝R21

即，当单端口类型SAW谐振器9满足上述条件时和实质上作为电感(线圈)起作用，图3的电路形成了被通常称为Colpitts振荡电路和执行振荡操作。

在图3中示出的振荡电路中，在图7和8中示出的并在以后将要描述的二端口类型SAW谐振器43将被用来替代在图4和5示出的单端口类型SAW谐振器。

图6示出了另一个振荡线路的实例，在该实例中，放大器41的输出通过电容器42馈送到二端口类型SAW谐振器43，进而，二端口类型SAW谐振器43的输出通过电容器44输入到放大器41。

该放大器41包括在IC内，和电感元件，例如连接线呈现在IC和做在内部芯片的每一端之间，形成线圈45。

例如，如图7所示，二端口类型SAW谐振器43具有用于输入/输出的端点T11和T12和用于接地的端点T13。图8示出了这样二端口类型SAW谐振器43的等效电路。

即，通过电阻52，线圈53和电容54端点T11连接到等效变压器55线圈之一的一端，该等效变压器55的该线圈的另一端连接到端点T13。该端点T11通过电容器51连接到端点T13。

端点T12通过等效变压器55的另一线圈和电容器56的并连电路连接到端点T13。

二端口类型SAW谐振器43实质上起着延迟相位电路的功能和通过线圈53和等效变压器55能被形成并能主要选取0和180°度延迟相位信号。

因此，放大器41的输出通过电容器42被输入到二端口类型SAW谐振器43和其相位延迟0或180度的信号通过电容器44从二端口类型SAW谐振器43输入到放大器41，使得该电路振荡。

然而，图3所示的上述振荡电路执行着不平衡的操作，其结果是，为了抑制振荡信号(寄生信号)的泄漏，功率端T3通过电容8进行高频接地，这样就减少个阻抗和稳定了电路，而且，这就需要严格地屏蔽整个振荡电路，进而，这存在一些问题，例如，由于平衡度差，信号回送产生了，因此为了稳定产生预定频率的信号而不受温度变化和老化的影响，调整是必不可少的。

同时，由于图6示出的振荡电路也执行着不平衡的操作，应消除阻碍形成IC的小尺寸和IC集成度的障碍，例如，必须配置独立的功率端以使高频接地容易，或增加并连接地端的数目作为结果，例如，仅仅能产生100MHz的频率信号，这就存在着问题，即很难去产生比那个频率高的频率信号而不受温度变化或老化的影响。

在稳定地产生较高频率信号的环境和目的的观点下已经完成了本发明。

权利要求1描述的振荡电路包括：至少具有差分连接的一对有有源元件的差分放大器；正反馈差分放大器的输出端到其输入端的正反馈电路；连接在一对有源元件之间的单端口类型SAW谐振器。

权利要求13描述的振荡方法包括以下步骤：至少具有差分地连到其输入端的一对有源元件的差分放大器的正反馈输出；连接到一对有源元件之间以执行振荡操作的所形成的单端口类型SAW谐振器。

在权利要求1描述的振荡电路中，差分放大器包括差分地连接的至少一对有源元件，将差分放大器输出端正反馈到其输入端的正反馈电路，连接在一对有源元件之间的单端口类型的SAW谐振器。

在权利要求13描述的振荡方法中，具有差分连接的至少一对有源元件的差分放大器的输出被正反馈到其输入，连接在一对有源元件之间的单端口类型SAW谐振器被形成执行振荡操作。

通过结合附图在下面的详细描述，使发明的上述和进一步的目的，方面和新颖的特征将变得更加的明显。

图1的电路图示出了本发明振荡电路的实施例的结构；

图2的电路图示出了本发明振荡电路另一个实施例的结构；

图3的电路图示出了振荡电路的结构；

图4示出了单端口类型SAW谐振器的结构；

图5电路图示出了图4举例的等效电路；

图6的电路图示出了另一个振荡电路结构的实例；

图7示出了二端口类型SAW谐振器；和

图8电路图示出了图7例的等效电路。

图1的电路图示出了本发明振荡电路实例的结构(然而，晶体管61和62偏置的示例被省略)，在该实施例中，作为双极型晶体管的NPN晶体管61和62的发射极被连在一起，其公共连接点通过恒流源63接地。NPN晶体管61的集电极通过负截阻抗64连接到电源端70，和NPN晶体管62的集电极通过负截阻抗65连到电源70，即，NPN晶体管61和NPN晶体管62差分地连接以形成差分放大器。

同样，NPN晶体管61的集电极通过电容器67连接到NPN晶体管62的基极，NPN晶体管62的集电极通过电容器66连接到NPN晶体管61的基极，即，差分连接NPN晶体管61和62的输出之一被正反馈到另一个晶体管的输入，为此目的，电容66和67形成正反馈电路，NPN晶体管61和62的集电极分别通过阻碍直流电的电容68和69连接到单端口类型SAW谐振器9的端点T1和T2，该单端口类型SAW谐振器9，如上所述，是按图4所示形状形成的，其等效电路如图5所示那样。

NPN晶体管61的集电极的输出通过电容器67正反馈到NPN晶体管62的基极，同样，NPN晶体管62的集电极的输出通过电容器66正反馈到NPN晶体管61的基极，作为结果，该振荡电路实质上以由单端口SAW谐振器9的电容器24和线圈22的值(C24和L22)定义的并联谐振模式进行振荡。

当假定NPN晶体管61和62的参数是相同时，负载阻抗64和65的值是彼此相同的，电容器68和69的值是彼此相同的，和电容器66和67的值是彼此相同的，(Z64＝Z65，C68＝C69，和C66＝C67)，和该振荡电路达到完全平衡的状态，由于完全平衡的状态被达到，在功率端70和NPN晶体管61和62的发射极，相反相位幅度成份被相互消去，它们达到实际上接地状态。因此，振荡电路不需要抑制寄生信号的高频接地端和能够实现小量的泄漏。

同样，由于完全平衡的电路形成了，调整不再需要，振荡操作能稳定地执行和具有高精度而不管温度的变化和老化。

做为例子，在数字电视广播中需要第二中频信号为480MHz高频，其精度范围为±100KHz，依照图1的实施例，这就可能产生需要精度的这样高频信号而无需调整。

当图5所示电路由单独的电阻，线圈和电容部分形成而取代单端口类型SAW谐振器9时，电路受到温度变化，老化或类似变化的影响，这就很困难产生具有高精确度的高频信号，因此，这就需要使用单端口类型SAW谐振器。

图2示出了本发明振荡电路第二实施例的结构。在该实施例中，NPN晶体管81的集电极连到功率端91，它的发射极连接到恒流源85。进而，NPN晶体管82的集电极连接到功率端91，它的发射极连接到恒流源86，NPN晶体管81和82的发射极通过电容器87相互联接，这些晶体管形成差分放大器。

进而，在这个实施例中，从NPN晶体管81的发射极的输出信号通过电容器83正反馈到NPN晶体管81的基极，和NPN晶体管82的发射极的输出信号通过电容器84正反馈到NPN晶体管82的基极。进而，单端口类型SAW谐振器9的端点T1和T2分别通过阻止直流流过的电容器88和89被连接在NPN晶体管81和82的基极之间。

在这个实施例中，电容器88和89的电容彼此相等，和电容器83和84的电容彼此相等(C88＝C89，和C83＝C84)，如果恒流源85和86，和NPN晶体管81和82的参数彼此相同，一个完全平衡的状态就达到了和振荡的幅度并不出现在NPN晶体管81和82的集电极内。因此用于功率端91接地的电容器90(功能和图3电容器8相同)在这种情况下，例如在图2中所示，可以不要。

也同样在这个实施例中，通过使用差分放大器和单端口类型SAW谐振器和通过使用和第一实施例的参数相同的参数，完全平衡的情况能够确立，这样，这就可能产生高精确度的无需调整的高频信号。

这些振荡电路适合于它们装在高频IC的情况，特别当电源阻抗和接地电阻不能是特别低的情况下，振荡电路可以被使用，高精度的高频信号能够被产生和无须调整。

虽然在上述的实施例中NPN晶体管被使用作为构成差分放大器的有源元件，但是也可能使用PNP晶体管或FET。

作为到目前为止所描述的，依照权利要求1描述的振荡电路和权利要求13描述的振荡方法，由于差分放大器的输出被正反馈到它的输入，和单端口类型SAW谐振器连接在有源元件对之间形成以执行振荡操作，这就有可能产生高精度的高频信号而无须调整并且不受温度变化和老化的影响。因此本发明可以应用到例如产生数字广播卫星的第2中频信号的情况。

本发明的许多不同实施例在不脱离本发明的精神和范围的情况下能被构成，应当理解，本发明并不局限于在说明书中所描述的特定的实施例。正相反，本发明趋向包括在发明的精神和范围内的各种修改和等同的安排作为以后要保护的主题，下述权利要求的范围应被最广泛地解释也就是包括所有修改，等同结构和功能。

Claims (16)

1产生高频振荡的振荡电路，所说振荡电路包括：

具有差分连接的至少一对有源元件的差分放大器；

把所说差分放大器的输出端正反馈到其输入端的正反馈电路；和

连接在所说有源元件对之间的单端口类型SAW谐振器。

2权利要求1的振荡电路，其中，所说有源元件是双极型晶体管。

3权利要求2的振荡电路，其中，所说单端口类型SAW谐振器是连接在一对所说双极型晶体管的集电极之间。

4权利要求3的振荡电路，其中，所说单端口类型SAW谐振器通过阻止直流通过的一对电容器连接在一对所说双极型晶体管的集电极之间。

5权利要求3的振荡电路，其中，所说的正反馈电路包括第一电容器，它将形成所说差分放大器的第一双极型晶体管的集电极与形成所说差分放大器的第二个双极型晶体管的基极相连；和

第二电容器，它将所说第二晶体管的集电极与所说第一双极晶体管的基极相连。

6权利要求3的振荡电路，其中所说一对双极型晶体管的集电极通过一对负载阻抗连接到电源，所说一对双极型晶体管的发射极被连接在一起，并且公共连接点通过一恒流电路接地。

7权利要求3的振荡电路，其中，所说单端口类型SAW谐振器通过一对阻止直流通过的电容器连接在一对所说双极型晶体管的集电极之间，

所说的正反馈电路包括一对正反馈电容，其一端连到所说双极型晶体管对的集电极中一个的，另一端连到另一个晶体管的基极，

所说一对双极型晶体管的集电极的每一个通过一对负载阻抗连接到电源，和

所说一对阻止直流流过的电容器的电容做得彼此相等，所说一对正反馈电容器的电容做得彼此相等，所说一对负载阻抗的阻抗值被做得彼此相等。

8权利要求2的振荡电路，其中，所说单端口类型谐振器被连接在所说双极型晶体管的基极之间。

9权利要求8的振荡电路，其中，所说单端口类型SAW谐振器通过一对阻止直流流过的电容器连接在所说双极型晶体管对的基极之间。

10权利要求8的振荡电路，其中，所说正反馈电路包括第一电容器，它将形成所说差分放大器的第一双极晶体管的发射极与所说双极晶体管的基极相连，和

第二电容器，它将形成所说差分放大器的所说第二双极晶体管的发射极与所说双极晶体管的基极相连。

11权利要求8的振荡电路，其中，所说双极型晶体管对的集电极连在一起，其公共连接点接到电源，所说双极型晶体管对的发射极每一个通过一恒流源接地。

12权利要求8的振荡电路，其中，所说单端口类型谐振器每一端通过一对阻止直流流过的一对电容器连接到所说双极型晶体管对的基极之间，

所说的正反馈电路包括一对正反馈电容，每一个电容器将所说双极型晶体管对中的一个的发射极与另一个晶体管的基极相连，和

所说的阻止直流流过的电容器的电容做得彼此相等，和所说正反馈电容器的电容做得彼此相等。

13产生高频信号的振荡方法，所说方法包括下列步骤：

具有差分连接的至少有一对有源元件的差分放大器的输出被正反馈到其输入端；和

使单端口类型SAW谐振器连接在所说一对有源元件间以执行振荡操作；

14权利要求13的振荡方法，其中，在直流元件被移去后，所说有源元件对的输出是单端口类型SAW谐振器的输入。

15权利要求14的振荡方法，其中，所说正反馈是以这样方式执行的，形成所说差分放大器的第一双极型晶体管的集电极的输出通过第一电容反馈到第二个双极型晶体管的基极，和所说第二双极型晶体管的集电极的输出通过第二电容器反馈到第一个双极型晶体管的基极。

16权利要求14的振荡方法，其中，所说的正反馈是以这样方法执行的，形成所说差分放大器的第一双极型晶体管的发射极的输出通过第一电容反馈到该双极型晶体管的基极，形成所说差分放大器的第二双极型晶体管的发射极的输出通过第二电容反馈到该双极型晶体管的基极。

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