CN1812252A - 压控振荡器 - Google Patents

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Abstract

使用振荡电路的包括负荷电容器的可变电容器和在MOS晶体管4和5的漏极端子和栅极端子之间产生的静态电容在晶体振荡器3的一端和另一端之间形成DC截断电容器9、10和可变电容器(MOS晶体管)4和5的串联，所述振荡电路具有反馈电阻器1、反相器2和晶体振荡器3，在MOS晶体管4和5中，源极和后栅极端子彼此短路。例如，MOS晶体管4和5的门限电压控制信号通过高频消除电阻器11、12而被输入到漏极端子，并且通过高频消除电阻器7、8而被输入到源极－后栅极端子。另外，通过叠加MOS晶体管4和5的温度特性补偿信号和门限电压控制信号而获得的信号被输入到栅极端子。因此，有可能无区别地确定温度补偿控制电路或外部电压频率控制电路的输出偏压。

Description

压控振荡器
技术领域
本发明涉及一种压控振荡器，并且具体涉及被用作压控温度补偿晶体振荡器的压控振荡器。
背景技术
近些年来，随着诸如移动电话之类的移动通信器件的迅速发展，需要移动通信器件具有温度补偿功能、小型化和使用更高的频率。类似于移动通信器件，也需要已经在移动通信器件中被用作通信频率的标准的晶体振荡器具有温度补偿功能、小型化和使用更高的频率。
温度补偿晶体振荡器具有温度补偿功能，并且被设计来降低由于温度变化而导致的频率变化，并且被广泛地用作移动电话等的基准频率源。压控振荡器被设计来通过控制可变电容器的端子电压以改变负荷电容器而控制频率，所述可变电容器是在振荡回路中的负荷电容器，并且按照电压来改变电容值。存在一种温度补偿晶体振荡器，它被设计来通过控制压控振荡器中的可变电容器的终端电压而抵消晶体振子(压电振子)的温度特性。
近来，已经将温度补偿晶体振荡器设计来具有较低的相位噪音、缩短驱动时间、具有较高的温度补偿和小型化。必须最小化晶体振子以产生较小的晶体振荡器。但是，如果晶体振子变小，则对应于在可变电容器中的改变的频率改变率一般有可能降低。
因此，必须相对于控制电压而提高被用作负荷电容器的可变电容器的改变数量。例如，如在JP-A-2003-318417和JP-A-11-220329中所述，有可能使用在其中源极端子和漏极端子被彼此短路的MOS晶体管的栅极端子和源极-漏极端子之间产生的静态电容而提高相对于控制电压的改变的电容值的改变，由此改善在晶体振荡器的频率中的改变的灵敏度(见图18)。例如，图16示出了一种压控振荡器，它包括具有反馈电阻器1和反相器2的放大器、压电振子3、第一和第二MOS晶体管4和5，第一和第二MOS晶体管4和5作为可变电容器并且连接到压电振子3的两端子。在可变电容器中，第一和第二MOS晶体管4和5的每个的源极和漏极端子彼此短路，并且通过连接到栅极端子的电压源45来控制在第一和第二MOS晶体管4和5的每个的源极-漏极端子和栅极端子之间产生的静态电容。
压控振荡器通过下述方式来控制频率：将在MOS晶体管的源极-漏极端子和栅极端子之间产生的、作为可变电容器的静态电容直接连接到晶体振子(压电振子)和振荡电路的放大器，并且控制所述MOS晶体管的栅极电压以便改变在源极-漏极端子和栅极端子之间产生的静态电容。在这种情况下，当MOS晶体管的栅极电压等于源极-漏极端子电压和门限电压的和时，在栅极氧化膜下形成沟道，由此提高在栅极端子和所述沟道之间的静态电容、即在源极-漏极端子之间的静态电容(此时，所述电压被称为电容转换电压)。
作为按照现有技术的上述压控振荡器的第一问题，因为在振荡电路的放大器侧上确定漏极端子的直流偏压，因此不可能将电容转换电压设置为预定值，因此不可能基于预定的栅极电压来控制频率。
作为第二问题，在通常的CMOS处理中，根据在MOS晶体管的门限电压中的偏移或温度特性来改变电容转换电压。但是，在按照现有技术的示例中，温度特性补偿信号和外部电压频率控制信号需要具有一个特性，用于抵消在MOS晶体管的门限电压或温度特性中的偏移，以便补偿被改变的电容转换电压。具体上，当MOS晶体管的门限电压偏移时，如图19A所示改变电容转换电压。因此，存在另一个问题：如图19B所示，在按照现有技术的示例中的压控振荡器的振荡频率特性的偏移相对于在栅极端子和源极-漏极端子之间的电压而言是大的，因此控制电压的特性变得复杂。
作为第三问题，有另一个问题：因为当栅极电压小于电容转换电压时电容值大，因此频率的可变范围小。因为压电振子的频率电容器特性表现为指数曲线，因此，如果当栅极电压小于电容转换电压时电容值大，则频率的可变范围相对于电容器的改变而降低。
作为第四问题，由于在MOS晶体管的沟道的杂质浓度和N型半导体区域的浓度之间的偏移，在MOS可变电容器的源极-漏极端子和接地端之间的寄生电容扩散，并且振荡器的负荷电容器扩散，由此提高振荡频率的偏移。将从按照现有技术的压控振荡器中的MOS可变电容器的每个端子角度来描述电容器的可变特性方面的这个问题。
图17A是在按照现有技术的示例中使用的典型CMOS处理中的MOS可变电容器的结构，所述MOS可变电容器是三端子型可变元件，它包括：在P型半导体基底36中形成的N型外延层41、在N型外延层41中形成的后栅极33的P型井层(well layer)、在后栅极33上形成的薄氧化硅膜34和P型多晶硅栅极电极35、在后栅极33中形成的源极电极38和漏极电极39的N型井层、在后栅极33上形成并且具有比后栅极33更高的浓度的后栅极电极40的P型层，其中，P型半导体基底36和后栅极电极40接地，并且在源极-漏极电极38或39和栅极电极35之间施加控制电压以改变在源极-漏极电极38或39和栅极电极35之间的电容，所述源极-漏极电极38或39是通过将源极电极38和漏极电极39彼此共同连接而形成的。接着，将说明通过在源极-漏极电极38或39和栅极电极35之间的电压而改变源极-漏极电极38或39和栅极电极35之间的电容的处理。
如果在图16所示的按照现有技术的压控振荡器中使用图17的MOS可变电容器，则当在栅极电极35和源极-漏极电极38或39之间的电压Vg-ds小于MOS晶体管的门限电压VTH时，在后栅极33和氧化硅膜34之间的边界的半导体表面附近产生耗尽层37，由此产生耗尽层电容Cd。如在图17B的等效电路中所示，在源极-漏极电极38或39和后栅极电极40之间的电容等于源极-后栅极结电容和漏极-后栅极结电容的并联电容器Cdjs+Cdjd，并且在栅极电极35和后栅极电极40之间的电容等于栅极氧化膜电容器Cox和耗尽层电容器Cd的串联电容。如图16中所示，由电压源45使用直流(DC)信号来偏置栅极电极35，并且栅极电极35具有与在交流(AC)信号中的后栅极电极40相同的电势。因为使用来自压电振子3和反相器2的AC信号来偏置源极-漏极电极38或39，因此在源极-漏极电极38或39和栅极电极35之间的AC电容近似于源极-后栅极结电容和漏极-后栅极结电容的并联电容器Cdjs+Cdjd。
接着，如图17C中所示，当在栅极电极35和源极-漏极电极38或39之间的电压Vg-ds大于门限电压VTH时，感应少量载流子电子而在后栅极33和硅氧化膜34之间的边界的半导体表面上形成反层(reverse layer)(沟道)，并且耗尽层37不被加宽，导致产生不变的耗尽层电容Cd。在这种情况下，通过在栅极氧化膜下形成的所述沟道，源极-漏极电极38或39和后栅极33和氧化硅膜34的边界的半导体表面在同一电势。因此，如图16所示，栅极电极35具有被电压源45偏置的直流(DC)信号，并且在交流(AC)信号方面中具有与后栅极40相同的电势。因为来自压电振子3和反相器2的AC信号在源极-漏极电极38或39中被偏置，如图17D中所示，因此，在源极-漏极电极38或39和栅极电极35之间的交流电容近似于栅极氧化膜的电容、耗尽层的电容、源极-后栅极结的电容以及漏极-后栅极结的电容的并联电容Cox+Cd+Cdjs+Cdjd，由此获得最大电容(称为电容转换电压)。
在这种情况下，由于在MOS晶体管的沟道的杂质浓度和N型半导体区域的浓度之间的偏移，源极-后栅极结电容Cdjs、漏极-后栅极结电容Cdjd和耗尽层电容Cd(尤其是耗尽层电容Cd)分散。因此，如图18中所示，当在栅极电极35和源极-漏极电极38或39之间的电压Vg-ds小于电容转换电压时，在源极-漏极电极38或39和栅极电极35之间的电容由于在源极-后栅极结电容Cdjs和漏极-后栅极结电容Cdjd之间的偏移而分散，并且图16所示的按照现有技术的压控振荡器的振荡频率的最大值f0max由于电容偏移而分散。类似地，如图18中所示，当在栅极电极35和源极-漏极电极38或39之间的电压Vg-ds高于电容转换电压时，在源极-漏极电极38或39和栅极电极35之间的电容由于在源极-后栅极结电容Cdjs、漏极-后栅极结电容Cdjd和耗尽层电容Cd之间的偏移而分散，并且图16所示的按照现有技术的压控振荡器的振荡频率的最小值f0min由于电容偏移而分散。
因此，为了便于使用在源极-漏极端子和栅极端子之间产生的静态电容来设计晶体振荡器，有这样的问题：在MOS晶体管的端子之间产生的静态电容需要扩大或者该静态电容需要通过使用阵列结构来扩大，需要独立于温度特性补偿信号和外部电压频率控制信号而控制MOS晶体管的门限电压控制信号，并且需要降低在源极-漏极端子和栅极端子之间产生的静态电容的偏移。
发明内容
考虑到上述问题而做出本发明，本发明的一个优点是本发明提供了一种不降低频率的可变范围并且容易控制振荡频率的压控振荡器。
即，本发明的另一个优点是本发明提供了一种压控振荡器，它通过防止在MOS晶体管的端子之间产生的静态电容升高到等于或小于电容转换电压而将静态电容的偏移降低到等于或大于电容转换电压或等于或小于电容转换电压，并且能够独立于温度特性补偿信号和外部电压频率控制信号而控制MOS晶体管的门限电压。
为了实现上述优点，按照本发明的压控振荡器包括：放大器，它包括反相器和反馈电阻器；压电振子，它连接到放大器的输入和输出端子；可变电容元件，它包括可变电容器与第一和第二DC截断电容器，其中，其每一端分别连接到作为在压电振子的端子之间的负荷电容的压电振子的两端子。可变电容器包括：第一和第二MOS晶体管，其中，漏极端子连接到第一和第二DC截断电容器的另一端，源极和后栅极端子彼此短路，并且短接栅极端子；第一和第二高频消除电阻器，其中，其一端连接到第一和第二MOS晶体管的源极-后栅极端子的每个；以及，第三和第四高频消除电阻器，其中，其一端分别连接到第一和第二MOS晶体管的漏极端子的每个，另一端彼此连接。所述压控振荡器包括在第一MOS晶体管的漏极和栅极端子之间产生的静态电容和在第二MOS晶体管的漏极和栅极端子之间产生的静态电容。所述压控振荡器通过使用第一控制信号和第二控制信号来控制振荡频率，所述第一控制信号在振荡电压被施加到第一和第二MOS晶体管的漏极端子时被输入到连接到第一和第二MOS晶体管的栅极端子，所述第二控制信号分别通过第三和第四高频消除电阻器而被输入到第一和第二MOS晶体管的每个漏极端子，并且分别通过第一和第二高频消除电阻器而被输入到第一和第二MOS晶体管的源极-后栅极端子。
按照上述配置，有可能通过下述方式来最小化电容，并且将频率的可变量提高到等于或小于电容转换电压：改变第一和第二MOS晶体管的连接，并且增加第一到第四高频消除电阻器与第一和第二DC截断电容器，而不增加元件的数量，因此降低器件大小。另外，有可能通过使用可以独立控制的第一和第二控制信号来控制MOS晶体管的门限电压以控制电容转换电压，并且根据预定的控制电压来改变频率。而且，有可能将电容的偏移降低到等于、大于或小于电容转换电压，由此降低压控振荡器的振荡频率的偏移。
另外，优选的是，能够控制电容转换电压的MOS晶体管连接到压电振子的两端。但是，也优选的是，能够控制电容转换电压的MOS晶体管仅仅连接到压电振子的一端，以便通过高频消除电阻器来向另一端输入控制信号。
即，按照本发明的压控振荡器包括：放大器，它包括反相器和反馈电阻器；压电振子，它连接到放大器的输入和输出端；可变电容元件，它包括可变电容器与第一和第二DC截断电容器，它们被布置在压电振子的两端之间，并且其中每个连接到压电振子的一端，其中，所述可变电容器包括：MOS晶体管，它具有连接到第一或第二DC截断电容器的另一端的漏极端子、彼此短路的源极和后栅极端子、与剩余的MOS晶体管的栅极端子短接的栅极端子；第一高频消除电阻器，它连接到MOS晶体管的源极-后栅极端子的一端；以及，第三高频消除电阻器，它连接到MOS晶体管的漏极端子的一端，并且其中，所述压控振荡器通过借助于第一控制信号和第二控制信号来改变在MOS晶体管的漏极和栅极端子之间产生的静态电容而控制振荡频率，所述第一控制信号在振荡电压被施加到MOS晶体管的漏极端子时被输入到MOS晶体管的栅极端子，所述第二控制信号通过第四高频消除电阻器而被输入到第一或第二DC截断电容器的另一端。
按照上述配置，有可能通过下述方式来将电容最小化到等于或小于电容转换电压，并且提高频率的可变量：改变MOS晶体管的连接，并且增加至少三个高频消除电阻器与两个DC截断电容器，而不增加元件的数量，因此降低器件大小。另外，有可能使用可以独立控制的第一和第二控制信号来控制MOS晶体管的门限电压以控制电容转换电压，并且根据预定的控制电压来改变频率。而且，有可能将电容的偏移降低到等于、大于或小于电容转换电压，由此降低压控振荡器的振荡频率的偏移。
在按照本发明的压控振荡器中，所述可变电容元件包括在反相器的两端和压电振子的两端之间连接的第一和第二DC截断电容器。
按照上述配置，因为从压电振子看的电容器等于可变电容器与第一和第二DC截断电容器的并联，因此有可能提高可变电容器、即第一和第二MOS晶体管的电容器宽度的绝对值。
另外，在按照本发明的压控振荡器中，所述可变电容元件包括在压电振子的两端之间包括的第一DC截断电容器、可变电容器和第二DC截断电容器之间的DC连接器。
按照上述配置，在压电振子中的电容器等于第一DC截断电容器、可变电容器和第二DC截断电容器的串联。因此，因为降低了可变电容器、即第一和第二MOS晶体管的电容器宽度的绝对值但是提高了负电阻，因此有可能降低启动时间。
另外，在按照本发明的压控振荡器中，第一控制信号可以被施加到第一控制信号产生电路，第二控制信号可以被施加到第二控制信号产生电路。
按照上述配置，可以从被集成到压控振荡器而不是外部器件中的电路施加第一和第二控制信号，由此最小化使用压控振荡器的系统。
第一控制信号产生电路可以包括第一温度特性补偿信号产生电路和第一偏移控制信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的、通过将第一温度特性补偿信号和第一偏移控制信号叠加而获得的信号，所述第一温度特性补偿信号补偿从第一温度特性补偿信号产生电路产生的晶体振荡频率温度特性，所述第一偏移控制信号抵消从第一偏移控制信号产生电路产生的MOS晶体管门限电压偏移和温度特性，第二控制信号产生电路可以包括第一频率控制信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的第一频率控制信号，所述第一频率控制信号控制从第一频率控制信号产生电路产生的晶体振荡频率。
按照上述配置，有可能通过下述方式来实现高产率(high yield)：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，并且同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
第一控制信号产生电路可以包括第二频率控制信号产生电路和第一偏移控制信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的、通过叠加第二频率控制信号和第一偏移控制信号而获得的信号，所述第二频率控制信号控制从第二频率控制信号产生电路产生的晶体振荡频率，并且是与第一频率控制信号不同的负相位，所述第二控制信号产生电路可以包括第二温度特性补偿信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的、第二温度特性补偿信号，所述第二温度特性补偿信号补偿从第二温度特性补偿信号产生电路产生的晶体振荡频率温度特性，并且是与第一温度特性补偿信号不同的负相位。
按照上述配置，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
第一控制信号产生电路可以包括第一温度特性补偿信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的第一温度特性补偿信号，并且第二控制信号产生电路可以包括第一频率控制信号产生电路和第二偏移控制信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的、通过叠加第一频率控制信号和第二偏移控制信号而获得的信号，所述第二偏移控制信号抵消从第二偏移控制信号产生电路产生的MOS晶体管门限电压偏移和温度特性，并且是与第一偏移控制信号不同的负相位。
按照上述配置，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
第一控制信号产生电路可以包括第二频率控制信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的第二频率控制信号，并且第二控制信号产生电路可以包括第二温度特性补偿信号产生电路和第二偏移控制信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的、通过叠加第二温度特性补偿信号和第二偏移控制信号而获得的信号。
按照上述配置，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
第一控制信号产生电路可以包括第一温度特性补偿信号产生电路和第二频率控制信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的、通过叠加第一温度特性补偿信号和第二频率控制信号而获得的信号，并且第二控制信号产生电路可以包括第二偏移控制信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的第二偏移控制信号。
按照上述配置，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
第一控制信号产生电路可以包括第一偏移控制信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的第一偏移控制信号，并且第二控制信号产生电路可以包括第二温度特性补偿信号产生电路和第一频率控制信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的、通过叠加第二温度特性补偿信号和第一频率控制信号而获得的信号。
按照上述配置，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
第一温度特性补偿信号产生电路可以包括第一温度特性信号产生电路和第一控制器，并且通过从第一控制器产生的调整控制信号产生作为第一温度特性补偿信号的、从第一温度特性信号产生电路产生的温度特性信号，所述第二温度特性补偿信号产生电路可以包括第二温度特性信号产生电路和第一控制器，并且通过从第一控制器产生的调整控制信号产生作为第二温度特性补偿信号的、从第二温度特性信号产生电路产生的温度特性信号，第一偏移控制信号产生电路可以包括：第一电流产生电路，它按照MOS晶体管门限电压偏移而增加/降低具有负相位的输出电流，并且同时按照MOS晶体管温度特性而增加/降低具有负相位的输出电流；以及，第一电流-电压转换电路，它将第一电流产生电路的输出电流的增加/降低转换为具有负相位的输出信号，并且产生作为第一偏移控制信号的第一电流-电压转换电路的输出信号，第二偏移控制信号产生电路可以包括：第二电流产生电路，它按照MOS晶体管门限电压偏移而增加/降低具有负相位的输出电流，并且同时按照MOS晶体管温度特性而增加/降低具有正相位的输出电流；第一电流-电压转换电路，它将第二电流产生电路的输出电流的增加/降低转换为具有正相位的输出信号，并且产生作为第二偏移控制信号的第一电流-电压转换电路的输出信号，第一频率控制信号产生电路可以包括第一正放大单元，并且产生作为第一频率控制信号的、被施加到具有增加的正增益的第一正放大单元的第一外部控制信号，第二频率控制信号产生电路可以包括第一逆放大单元，并且产生作为第二频率控制信号的、被施加到具有增加的负增益的第一逆放大单元上的第一外部控制信号。
按照上述配置，有可能按照每个晶体的振荡频率的温度特性的偏移通过在非易失性存储器中存储的数据以高精度来控制温度特性补偿信号。
第一MOS晶体管的栅极端子可以连接到第二DC截断电容器——它不连接到反相器的输入端——的端子和第五高频消除电阻器的一端的每个，而不是第二MOS晶体管、第二高频消除电阻器和第四高频消除电阻器(即使已经说明了所述配置)，第一控制信号可以通过第五高频消除电阻器的另一端而被输入到第一MOS晶体管的栅极端子。
按照上述配置，按照本发明的压控振荡器具有与按照相应的实施例的压控振荡器相同的特性。另外，因为第一MOS晶体管的栅极和漏极端子在相位上彼此相差180度，因此所述MOS可变电容器由于镜像效应而加倍。因此，有可能提高频率变化与MOS可变电容器的控制电压的变化的比率，即频率可变灵敏度。另外，因为控制电压的动态范围提高，因此有可能提高频率变化的宽度。因此，有可能降低第一MOS晶体管的大小，因此最小化芯片大小。
因为有可能最小化电容，并且将频率的可变量提高为等于或小于来自负荷电容器的电容转换电压和压电振子的频率特性，有可能将静态电容的偏移降低到等于或者大于或小于电容转换电压，并且控制MOS晶体管的门限电压以独立于温度特性补偿信号和外部电压频率控制信号而控制电容转换电压，由此根据预定的控制电压而改变频率。
按照本发明，有可能通过将电容最小化为等于或小于电容转换电压来提高频率的变化宽度。
另外，有可能由于在典型CMOS处理中的MOS晶体管的偏移而通过将静态电容的偏移降低到等于或小于电容转换电压或等于或大于电容转换电压来降低振荡频率的偏移。
另外，有可能通过独立地从温度特性补偿信号和外部电压频率控制信号控制MOS晶体管的门限电压来控制电容转换电压，由此根据预定的控制电压而改变频率。
还有可能从温度特性补偿信号和外部电压频率控制信号输入用于独立于MOS晶体管来抵消门限电压偏移和温度特性的信号，由此方便地设计温度特性补偿电路和外部电压频率控制电路。
因此，有可能实际地使用利用在MOS晶体管的端子之间的静态电容的压控振荡器。
附图说明
图1是示出按照本发明的第一实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图2是按照本发明的MOS可变电容器的结构图。
图3是示出用于说明本发明的第一实施例的一个C-V特性和f-V特性的视图。
图4是示出用于说明本发明的第一实施例的另一个C-V特性和f-V特性的视图。
图5是示出按照本发明的第二实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图6是示出按照本发明的第三实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图7是示出按照本发明的第四实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图8是示出按照本发明的第五实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图9是示出按照本发明的第六实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图10是示出按照本发明的第七实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图11是示出按照本发明的第八实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图12是示出按照本发明的第九实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图13是示出按照本发明的第十实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图14是示出按照本发明的第十一实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图15是示出按照本发明的第十二实施例的压控振荡器的配置的电路图。
图16是示出按照现有技术的压控振荡器的配置的电路图。
图17是按照现有技术的MOS可变电容器的结构视图；
图18示出了用于说明现有技术的一个C-V特性和f-V特性。
图19是示出用于说明现有技术的另一个C-V特性和f-V特性的视图。
具体实施方式
参照附图来详细说明按照本发明的示例性实施例。
(第一实施例)
图1是示出按照本发明的第一实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照这个实施例的压控振荡器包括：放大器，它具有反馈电阻器1和反相器2；压电振子3，它连接到反相器2的输入和输出端；第一和第二DC截断电容器9和10，其中，其每个的一端连接到压电振子3的两端；负荷电容器，它具有第一和第二MOS晶体管4和5，其中，每个漏极端子连接到第一和第二DC截断电容器9和10的每个的另一端，源极和后栅极端子彼此短路，并且每个栅极端子与另一个栅极端子短接；第一和第二高频消除电阻器7和8，其中，其每个的一端连接到第一和第二MOS晶体管4和5的每个的源极-后栅极端子；以及，第三和第四高频消除电阻器11和12，其中，其一端连接到第一和第二MOS晶体管4和5的每个的漏极端子，另一端彼此连接。当向第一和第二MOS晶体管4和5的漏极端子施加振荡电压时，压控振荡器通过使用作为MOS可变电容器的第一和第二MOS晶体管4和5而改变在第一和第二MOS晶体管4和5的每个的漏极和栅极端子之间产生的静态电容来通过第一和第二控制信号6和13控制振荡频率。第一控制信号6被输入到第一和第二MOS晶体管4和5的栅极端子，并且第二控制信号13分别通过第三和第四高频消除电阻器11和12而被输入到第一和第二MOS晶体管4和5的漏极端子，并且分别通过第一和第二高频消除电阻器7和8而被输入到第一和第二MOS晶体管4和5的源极-后栅极端子。
图4示出了按照第一实施例的、在压控振荡器的第一和第二MOS晶体管4和5的每个的漏极和栅极端子之间产生的静态电容的C-Vg-d和f-Vg-d特性图。
图4示出了由于电压——其中向要施加到端子的电压增加门限电压——而突变的电容器C。在按照第一实施例的压控振荡器中，可以通过被施加到另一端的MOS晶体管门限压控信号而无区别地选择电容转换电压V，由此无区别地选择电容转换电压，即转换频率的电压。因此，有可能无区别地确定温度特性补偿电路或外部电压频率控制电路的输出偏压，由此便利设计。
另外，图4示出了相对于当由于MOS晶体管的偏移或温度特性而改变门限电压时在第一和第二MOS晶体管4和5的每个的漏极和栅极端子之间产生的静态电容的、以虚线显示的C-Vg-d和f-Vg-d特性图。
在按照第一实施例的压控振荡器中，有可能通过施加具有与作为MOS晶体管的门限电压控制信号的偏移或温度特性相反的特性的电压来抵消MOS晶体管的偏移或温度特性。即，有可能通过独立于温度特性补偿信号或外部电压频率控制信号来抵消电容转换电压的偏移或温度特性而将虚线特性校正为图4的实线特性。另外，有可能容易地设计温度特性补偿电路或外部电压频率控制电路。
另外，在按照第一实施例的压控振荡器中，即使MOS晶体管的沟道的杂质浓度和N型半导体区域的浓度分散，振荡器的负荷电容的偏移小，由此降低振荡频率的偏移。将在当从每个端子看时的、由于按照第一实施例的压控振荡器中的第一和第二MOS晶体管4和5而导致的MOS可变电容器中说明这个特性。
图2示出了在按照第一实施例的压控振荡器中使用的典型CMOS处理中的MOS可变电容器的结构。与在图16中所示的按照现有技术的压控振荡器中使用的MOS可变电容器的那些相同的元件的说明将被省略，并且以相同的附图标号来表示。MOS可变电容器包括：三端可变元件，其中，P型半导体基底36连接到地端子，源极电极38和后栅极电极40的公共电极连接到第一PW电阻器R1的一端，第一PW电阻器R1包括在与在P型半导体基底36上形成的N型外延层41分离的第二N型外延层43中的P型井层，并且漏极电极39连接到第二PW电阻器R2的一端，所述第二PW电阻器R2包括在与在P型半导体基底36上形成的N型外延层41分离的第三N型外延层42中的P型井层。在MOS可变电容器中，作为第一控制信号6的第一控制电压V1被施加到栅极电极35，通过第一PW电阻器R1而被施加到源极电极38和后栅极电极40的公共电极，并且通过第二PW电阻器R2被施加到漏极电极39，并且作为第二控制信号13的第二控制电压V2被施加以改变在漏极电极39和栅极电极35之间的电容。
将详细说明通过在漏极电极39和栅极电极35之间的电压Vg-d而改变在漏极电极39和栅极电极35之间的电容的处理，其中，Vg-d≈V1-V2。
如果图2A-2D的MOS可变电容器用于图1所示的按照第一实施例的压控振荡器中，则当在栅极电极35和漏极电极39之间的电压Vg-d——Vg-d≈V1-V2——小于MOS晶体管的门限电压VTH时，在后栅极33和氧化硅膜34之间的边界的半导体表面附近产生耗尽层37，由此产生耗尽层电容Cd。如图2B的等效电路中所示，在栅极电极35和后栅极电极40之间的电容等于栅极氧化膜电容器Cox和耗尽层电容Cd的串联电容。在源极电极38和后栅极电极40之间的电容可忽略，因为源极电极38和后栅极电极40被公共连接。另外，在漏极电极39和后栅极电极40之间的电容等于漏极-后栅极结电容Cdjd。
如图1中所示，通过第一电压源V1的直流(DC)信号在栅极电极35中被偏置，并且栅极电极的电势等于在交流(AC)信号中的地电势。来自压电振子3和反相器2的AC信号在漏极电极39中被偏置。第二电压源V2的DC信号在源极电极38和后栅极电极40和漏极电极39的公共电极中被偏置。因为通过第一PW电阻器R1和第二PW电阻器R2来偏置所述信号，因此有可能交替地振动。在漏极电极39和栅极电极35之间的交流电容等于漏极-后栅极结电容Cdjd、栅极氧化膜电容Cox和耗尽层电容Cd的串联电容。但是，在通常的CMOS处理中，栅极氧化膜电容Cox和耗尽层电容Cd比漏极-后栅极结电容Cdjd大得多。因此，所述串联电容可以近似于漏极-后栅极结电容Cdjd。
当在栅极电极35和漏极电极39之间的电压Vg-d≈V1-V2大于门限电压VTH时，感应少量载流子电子而在后栅极33和氧化硅膜34之间的边界的半导体表面上形成逆层(沟道)。在这种情况下，因为漏极电极39和后栅极33和氧化硅膜34的边界的半导体表面、源极电极38和后栅极33在同一电势上，因此耗尽层电容Cd、漏极-后栅极结电容Cdjd和源极-后栅极结电容Cdjs可忽略。
如上所述，如图1所示，通过第一电压源V1的直流(DC)信号在栅极电极35中被偏置，并且所述电极的电势等于在交流(AC)信号中的地电势。来自压电振子3和反相器2的AC信号在漏极电极39中被偏置。第二电压源V2的DC信号在源极电极38和后栅极电极40和漏极电极39的公共电极中被偏置。因此，因为通过第一PW电阻器R1和第二PW电阻器R2而偏置所述信号，因此有可能交替地振动。在漏极电极39和栅极电极35之间的AC电容可以近似于栅极氧化膜电容Cox，产生最大值。
源极-后栅极结电容Cdjs、漏极-后栅极结电容Cdjd和耗尽层电容Cd(具体上是耗尽层电容Cd)由于在沟道的杂质浓度和MOS晶体管的N型半导体区域的浓度之间的偏移而分散。如图3所示，当在栅极电极35和漏极电极39之间的电压Vg-d低于电容转换电压时，在栅极电极35和漏极电极39之间的电容近似等于漏极-后栅极结电容Cdjd，导致漏极-后栅极结电容Cdjd的偏移。因此，与图18中所示的按照现有技术的压控振荡器中的栅极电极35和漏极电极39之间的电容的偏移相比较，有可能降低所述偏移。另外，因为在图1所示的按照第一实施例的压控振荡器中的振荡频率的最大值f0max仅仅随着电容的偏移而分散，因此，与图18中所示的按照现有技术的压控振荡器中的振荡频率的最大值f0max的偏移相比较，有可能降低所述偏移。
类似地，如图3中所示，当在栅极电极35和漏极电极39之间的电压Vg-d大于电容转换电压时，栅极电极35和漏极电极39之间的电容近似等于栅极氧化膜电容Cox，导致小的偏移。因此，与图18中所示的按照现有技术的压控振荡器中的栅极电极35和漏极电极39之间的电容的偏移相比较，有可能降低所述偏移。另外，因为在图1所示的按照第一实施例的压控振荡器中的振荡频率的最小值f0min不分散，因此，与图18中所示的按照现有技术的压控振荡器中的振荡频率的最小值f0min的偏移相比较，有可能降低所述偏移。
在按照第一实施例的压控振荡器中，等于或小于电容转换电压的MOS可变电容器的电容值可以近似于图3所示的漏极-后栅极结电容Cdjd，并且与图18中所示的按照现有技术的压控振荡器中的等于或小于电容转换电压的MOS可变电容器的电容值Cdjd+Cdjs相比较被降低，因此有可能相对于电容的改变而提高频率的可变范围。
在按照第一实施例的压控振荡器中，因为从压电振子3看的电容器等于第一DC截断电容器9、MOS可变电容器和第二DC截断电容器10的串联，因此由第一和第二MOS晶体管4和5组成的可变电容器的电容器宽度的绝对值被降低，并且提高了负电阻器，由此降低启动时间。
(第二实施例)
图5是示出按照本发明的第二实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第二实施例的压控振荡器被配置使得第一DC截断电容器9和第二DC截断电容器10连接在按照第一实施例的压控振荡器中的反相器2的两端和压电振子3的两端之间。
按照上述配置，按照第二实施例的压控振荡器具有与按照第一实施例的压控振荡器相同的特性。另外，因为由第一和第二MOS晶体管4和5和第一和第二DC截断电容器9和10组成的MOS可变电容器当从压电振子3看时彼此并联，因此有可能提高由第一和第二MOS晶体管4和5组成的MOS可变电容器的电容器宽度的绝对值。
(第三实施例)
图6是示出按照本发明的第三实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第三实施例的压控振荡器被配置使得：在按照第一实施例的压控振荡器中，从第一控制信号产生电路6a提供第一控制信号6，并且从第二控制信号产生电路13a提供第二控制信号13。
按照上述配置，按照第三实施例的压控振荡器具有与按照第一实施例的压控振荡器相同的特性。另外，可以从与压控振荡器而不是与外部器件集成的电路提供第一和第二控制信号6和13，由此降低使用压控振荡器的系统的大小。
(第四实施例)
图7是示出了按照本发明的第四实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第四实施例的压控振荡器被配置使得：在按照第三实施例的压控振荡器中，第一控制信号产生电路6a包括第一温度特性补偿信号产生电路16a和第一偏移控制信号产生电路17a。第一控制信号产生电路6a产生通过叠加第一温度特性补偿信号和第一偏移控制信号6而获得的信号，所述第一温度特性补偿信号用于补偿从第一温度特性补偿信号产生信号16a产生的晶体振荡频率温度特性，所述第一偏移控制信号6用于抵消从第一偏移控制信号产生电路17a产生的MOS晶体管门限电压偏移和温度特性，第二控制信号产生电路13a包括第一频率控制信号产生电路15a，并且产生作为第二控制信号13的第一频率控制信号，用于控制从第一频率控制信号产生电路15a产生的晶体振荡频率。
按照上述配置，按照第四实施例的压控振荡器具有与按照第三实施例的压控振荡器相同的特性。另外，有可能通过独立于第一温度特性补偿信号和第一频率控制信号而控制MOS晶体管门限电压来控制电容转换电压，由此根据预定的控制电压值而改变频率。
另外，因为有可能独立于第一温度特性补偿信号和第一偏移控制信号而输入第一频率控制信号，由此方便地设计第一温度特性补偿信号产生电路16a或第一频率控制信号产生电路15a。
另外，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，并且同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
(第五实施例)
图8是示出按照本发明的第五实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第五实施例的压控振荡器被配置使得：在按照第三实施例的压控振荡器中，第一控制信号产生电路6a包括第二频率控制信号产生电路15b和第一偏移控制信号产生电路17a，并且产生通过叠加第二频率控制信号和第一偏移控制信号而获得的第一控制信号6，所述第二频率控制信号通过控制从第二频率控制信号产生电路15b产生的晶体振荡频率而具有与第一频率控制信号不同的负相位，第二控制信号产生电路13a包括第二温度特性补偿信号产生电路16b，并且产生第二温度特性补偿信号来作为第二控制信号13，它通过补偿从第二温度特性补偿信号产生电路16b产生的晶体振荡频率温度特性而具有与第一温度特性补偿信号不同的负相位。
按照上述配置，按照第五实施例的压控振荡器具有与按照第三实施例的压控振荡器相同的特性。另外，有可能通过独立于第二温度特性补偿信号和第二频率控制信号而控制MOS晶体管门限电压来控制电容转换电压，由此根据预定的控制电压值而改变频率。
另外，因为有可能独立于第二频率控制信号和第一偏移控制信号而输入第二温度特性补偿信号，由此方便地设计第二温度特性补偿信号产生电路16b或第二频率控制信号产生电路15b。
另外，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，并且同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
(第六实施例)
图9是示出按照本发明的第六实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第六实施例的压控振荡器被配置使得：在按照第三实施例的压控振荡器中，第一控制信号产生电路6a包括第一温度特性补偿信号产生电路16a，并且产生作为第一控制信号6的第一温度特性补偿信号，并且第二控制信号产生电路13a包括第一频率控制信号产生电路15a和第二偏移控制信号产生电路17b，并且产生作为第二控制信号13的第一频率控制信号和第二偏移控制信号，所述第二偏移控制信号通过抵消从第二偏移控制信号产生电路17b产生的MOS晶体管门限电压偏移和温度特性而具有与第一偏移控制信号不同的负相位。
按照上述配置，按照第六实施例的压控振荡器具有与按照第三实施例的压控振荡器相同的特性。另外，有可能通过独立于第一温度特性补偿信号和第一频率控制信号而控制MOS晶体管门限电压来控制电容转换电压，由此根据预定控制电压值而改变频率。
另外，因为有可能独立于第一频率控制信号和第二偏移控制信号而输入第一温度特性补偿信号，由此方便地设计第一温度特性补偿信号产生电路16a或第一频率控制信号产生电路15a。
另外，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，并且同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
(第七实施例)
图10是示出按照本发明的第七实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第七实施例的压控振荡器被配置使得：在按照第三实施例的压控振荡器中，第一控制信号产生电路6a包括第二频率控制信号产生电路15b，并且产生第二频率控制信号作为第一控制信号6，并且第二控制信号产生电路13a包括第二温度特性补偿信号产生电路16b和第二偏移控制信号产生电路17b，并且产生作为第二控制信号13的、通过叠加第二温度特性补偿信号和第二偏移控制信号而获得的信号。
按照上述配置，按照第七实施例的压控振荡器具有与按照第三实施例的压控振荡器相同的特性。另外，有可能通过独立于第二温度特性补偿信号和第二频率控制信号而控制MOS晶体管门限电压来控制电容转换电压，由此根据预定的控制电压值而改变频率。
另外，因为有可能独立于第二温度特征补偿信号和第二偏移控制信号而输入第二控制信号，由此方便地设计第二温度特性补偿信号产生电路16b或第二频率控制信号产生电路15b。
另外，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，并且同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
(第八实施例)
图11是示出按照本发明的第八实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第八实施例的压控振荡器被配置使得：在按照第三实施例的压控振荡器中，第一控制信号产生电路6a包括第一温度特性补偿信号产生电路16a和第二频率控制信号产生电路15b，并且产生作为第一控制信号6的、通过叠加第一温度特性补偿信号和第二频率控制信号而获得的信号，第二控制信号产生电路13a包括第二偏移控制信号产生电路17b，并且产生作为第二控制信号13的第二偏移控制信号。
按照上述配置，按照第八实施例的压控振荡器具有与按照第三实施例的压控振荡器相同的特性。另外，有可能通过独立于第一温度特性补偿信号和第二频率控制信号而控制MOS晶体管门限电压来控制电容转换电压，由此根据预定的控制电压值而改变频率。
另外，因为有可能独立于第一温度特性补偿信号和第二频率控制信号而输入第二偏移控制信号，由此方便地设计第一温度特性补偿信号产生电路16a或第二频率控制信号产生电路15b。
另外，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，并且同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
(第九实施例)
图12是示出按照本发明的第九实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第九实施例的压控振荡器被配置使得：在按照第三实施例的压控振荡器中，第一控制信号产生电路6a包括第一偏移控制信号产生电路17a，并且产生作为第一控制信号6的第一偏移控制信号，并且第二控制信号产生电路13a包括第二温度特性补偿信号产生电路16b和第一频率控制信号产生电路15a，并且产生作为第二控制信号13的、通过叠加第二温度特性补偿信号和第一频率控制信号而获得的信号。
按照上述配置，按照第九实施例的压控振荡器具有与按照第三实施例的压控振荡器相同的特性。另外，有可能通过独立于第二温度特性补偿信号和第一频率控制信号而控制MOS晶体管门限电压来控制电容转换电压，由此根据预定的控制电压值而改变频率。
另外，因为有可能独立于第二温度特性补偿信号和第一频率控制信号而输入第一偏移控制信号，由此方便地设计第二温度特性补偿信号产生电路16b或第一频率控制信号产生电路15a。
另外，有可能通过下述方式来实现高产率：通过以预定的控制电压来补偿压电振子的温度特性，并且以外部电压来控制频率，并且同时抵消MOS晶体管门限电压偏移和温度特性。
(第十实施例)
图13是按照本发明的第十实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第十实施例的压控振荡器被配置使得：在按照第四实施例的压控振荡器中，第一温度特性补偿信号产生电路16a包括第一温度特性信号产生电路18a和第一控制器19，并且通过从第一控制器19产生的调整控制信号而产生作为第一温度特性补偿信号的、从第一温度特性信号产生电路18a产生的温度特性信号，并且第一偏移控制信号产生电路17a包括：第一电流产生电路171a，它按照MOS晶体管门限电压偏移而增加/降低具有负相位的输出电流，并且同时，按照MOS晶体管温度特性而增加/降低具有负相位的输出电流；以及，第一电流-电压转换电路171a，用于将第一电流产生电路171a的输出电流的增加/降低转换为具有负相位的输出信号，并且产生作为第一偏移控制信号的第一电流-电压转换电路172a的输出信号，并且第一频率控制信号产生电路包括第一正放大单元151a，并且产生作为第一频率控制信号的、被施加到具有增加的正增益的第一正放大单元151a的第一外部控制信号30。
第一电流产生电路171a包括：第三MOS晶体管22和第四MOS晶体管23，它们构成第一电流镜；第六电阻器20和第七电阻器21，它们连接到所述两个MOS晶体管的源极端子；第五MOS晶体管24，它连接到所述MOS晶体管的漏极端子；以及第八电阻器25，它连接到第五MOS晶体管24的源极和后栅极端子。第一电流-电压转换电路172a包括第一运算放大器26和第九电阻器27。第一正放大单元151a包括第二运算放大器44、第十电阻器31和第十一电阻器32。
按照上述配置，按照第十实施例的压控振荡器具有与按照第四实施例的压控振荡器相同的特性。另外，使用MOS晶体管的门限电压来改变MOS晶体管的电容转换电压。但是，具有被改变以抵消电容转换电压的改变的电压的信号被包括第一电流产生电路171a和第一电流-电压转换电路172a的第一偏移控制信号产生电路17a输入到电容转换控制端子。因此，有可能抵消MOS晶体管的门限电压偏移和温度特性。
另外，有可能产生第一温度特性补偿信号，所述第一温度特性补偿信号的获得是通过按照每个晶体的振荡频率的温度特性的偏移经由第一控制器19的控制信号以高精度调整从第一温度特性信号产生电路18a产生的温度特性信号。另外，有可能补偿高密度振荡频率的温度特性。
而且，在第一电流镜中包括的第三MOS晶体管22和第四MOS晶体管23可以被替换为双极晶体管。
(第十一实施例)
图14是示出按照本发明的第十一实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第十一实施例的压控振荡器被配置使得：在按照第七实施例的压控振荡器中，第二温度特性补偿信号产生电路16b包括第二温度特性信号产生电路18b和第一控制器19，并且产生通过从第一控制器19产生的调整控制信号而从第二温度特性信号产生电路18b产生的作为第二温度特性补偿信号的温度特性信号，第二偏移控制信号产生电路17b包括：第二电流产生电路171b，它按照MOS晶体管门限电压偏移而增加/降低具有正相位的输出电流，并且同时按照MOS晶体管温度特性而增加/降低具有正相位的输出电流；第一电流-电压转换电路172a，它将第二电流产生电路171b的输出电流的增加/降低转换为具有负相位的输出信号，并且产生作为第二偏移控制信号的、第一电流-电压转换电路172a的输出信号，并且第二频率控制信号产生电路15b包括第一逆放大单元151b，并且产生作为第二频率控制信号的、被施加到具有增加的负增益的第一逆放大单元151b的第一外部控制信号30。
第二电流产生电路171b除了第一电流产生电路171a之外还包括第六MOS晶体管28和第七MOS晶体管29，它们构成第二电流镜。第一逆放大单元151b包括第二运算放大器44、第十电阻器31和第十一电阻器32。
按照上述的配置，按照第十一实施例的压控振荡器具有与按照第七实施例的压控振荡器相同的特性。另外，使用MOS晶体管的门限电压来改变MOS晶体管的电容转换电压。但是，具有被改变以抵消电容转换电压的改变的电压的信号被包括第二电流产生电路171b和第一电流-电压转换电路172a的第二偏移控制信号产生电路17b输入到电容转换控制端子。因此，有可能抵消MOS晶体管的门限电压偏移和温度特性。
另外，有可能产生第二温度特性补偿信号，所述第二温度特性补偿信号的获得是通过按照每个晶体的振荡频率的温度特性的偏移经由第一控制器19的控制信号以高精度调整从第二温度特性信号产生电路18b产生的温度特性信号。另外，可以补偿高密度振荡频率的温度特性。
而且，构成第一电流镜的第三MOS晶体管22和第四MOS晶体管23与构成第二电流镜的第六MOS晶体管28和第七MOS晶体管29可以被替换为双极晶体管。
另外，当在第五、第六、第八和第九数量中使用在第十和第十一实施例中使用的第一温度特性补偿信号产生电路16a、第二温度特性补偿信号产生电路16b、第一频率控制信号产生电路17a、第二频率控制信号产生电路17b、第一偏移控制信号产生电路15a和第二偏移控制信号产生电路15b时，可以获得与第十和第十一实施例相同的特性。
(第十二实施例)
图15是示出按照本发明的第十二实施例的压控振荡器的配置的电路图。
按照第十二实施例的压控振荡器被配置使得：在按照相应的实施例的压控振荡器中，第一MOS晶体管的栅极端子连接到不连接到反相器2的输入端子的第二DC截断电容器的一个端子和第五频率消除电阻器14的一个端子的每个，而不是第二MOS晶体管5、第二高频消除电阻器8和第四高频消除电阻器12，并且第一控制信号6通过第五高频消除电阻器14的另一端而被输入到第一MOS晶体管4的栅极端子。
按照上述配置，按照第十二实施例的压控振荡器具有与按照相应的实施例的压控振荡器相同的特性。另外，因为第一MOS晶体管4的栅极和漏极端子在相位上彼此相差180度，MOS可变电容器由于镜像效应而被加倍。因此，有可能提高频率改变与在MOS可变电容器的控制电压中的改变的比率，即频率可变灵敏度。
另外，因为控制电压的动态范围提高，因此，有可能提高频率的改变宽度。因此，有可能降低第一MOS晶体管4的大小，因此最小化芯片大小。
当在上述的实施例中使用NMOS晶体管时，可以使用PMOS晶体管。
按照本发明的压控振荡器可以被用作压控温度补偿晶体振荡器，因为它可以使用在作为可变电容器的MOS晶体管的源极-漏极端子和栅极端子之间产生的静态电容而控制振荡频率。

Claims (11)

1.一种压控振荡器包括：
放大器，它包括反相器和反馈电阻器；
压电振子，它连接到所述放大器的输入和输出端子；
可变电容元件，它包括可变电容器与第一和第二DC截断电容器，其中，第一和第二DC截断电容器的一端分别连接到所述压电振子的两端子，并且第一和第二DC截断电容器作为在压电振子的端子之间的负荷电容，
其中，所述可变电容器包括：
第一和第二MOS晶体管，其中，漏极端子连接到第一和第二DC截断电容器的另一端，源极和后栅极端子彼此短路，并且短接栅极端子；
第一和第二高频消除电阻器，其中，其一端连接到第一和第二MOS晶体管的源极-后栅极端子的每个；以及，
第三和第四高频消除电阻器，其中，其一端分别连接到第一和第二MOS晶体管的漏极端子的每个，另一端彼此连接，并且
通过第一控制信号和第二控制信号来控制振荡频率，所述第一控制信号是由在第一MOS晶体管的漏极和栅极端子之间产生的静态电容和在第二MOS晶体管的漏极和栅极端子之间产生的静态电容形成的，并且当振荡电压被施加到第一和第二MOS晶体管的漏极端子时被输入到连接到第一和第二MOS晶体管的栅极端子，并且
所述第二控制信号分别通过第三和第四高频消除电阻器而被输入到第一和第二MOS晶体管的每个漏极端子，并且分别通过第一和第二高频消除电阻器而被输入到第一和第二MOS晶体管的源极-后栅极端子。
2.按照权利要求1的压控振荡器，其中，所述可变电容元件通过将第一和第二DC截断电容器连接在所述反相器的两端子和所述压电振子的两端子之间而获得。
3.按照权利要求1的压控振荡器，其中，用于产生第一控制信号的第一控制信号产生电路连接到第一和第二MOS晶体管的所述公共连接的栅极端子，并且，用于产生第二控制信号的第二控制信号产生电路分别通过第三和第四高频消除电阻器而连接到第一和第二MOS晶体管的漏极端子，并且分别通过第一和第二高频消除电阻器而连接到第一和第二MOS晶体管的源极-后栅极端子。
4.按照权利要求3的压控振荡器，其中，第一控制信号产生电路包括第一温度特性补偿信号产生电路和第一偏移控制信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的、通过将第一温度特性补偿信号和第一偏移控制信号叠加而获得的信号，所述第一温度特性补偿信号补偿从第一温度特性补偿信号产生电路产生的晶体振荡频率温度特性，所述第一偏移控制信号抵消MOS晶体管门限电压偏移和从第一偏移控制信号产生电路产生的温度特性，并且
第二控制信号产生电路包括第一频率控制信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的第一频率控制信号，所述第一频率控制信号控制从第一频率控制信号产生电路产生的晶体振荡频率。
5.按照权利要求3的压控振荡器，
其中，所述第一控制信号产生电路包括第二频率控制信号产生电路和第一偏移控制信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的、通过叠加第二频率控制信号和第一偏移控制信号而获得的信号，所述第二频率控制信号控制从第二频率控制信号产生电路产生的晶体振荡频率，并且是与第一频率控制信号不同的负相位，并且
所述第二控制信号产生电路包括第二温度特性补偿信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的第二温度特性补偿信号，所述第二温度特性补偿信号补偿从第二温度特性补偿信号产生电路产生的晶体振荡频率温度特性，并且是与第一温度特性补偿信号不同的负相位。
6.按照权利要求3的压控振荡器，
其中，第一控制信号产生电路包括第一温度特性补偿信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的第一温度特性补偿信号，并且
第二控制信号产生电路包括第一频率控制信号产生电路和第二偏移控制信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的、通过叠加第一频率控制信号和第二偏移控制信号而获得的信号，所述第二偏移控制信号抵消从第二偏移控制信号产生电路产生的MOS晶体管门限电压偏移和温度特性，并且是与第一偏移控制信号不同的负相位。
7.按照权利要求3的压控振荡器，
其中，第一控制信号产生电路包括第二频率控制信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的第二频率控制信号，并且
第二控制信号产生电路包括第二温度特性补偿信号产生电路和第二偏移控制信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的、通过叠加第二温度特性补偿信号和第二偏移控制信号而获得的信号。
8.按照权利要求3的压控振荡器，
其中，第一控制信号产生电路包括第一温度特性补偿信号产生电路和第二频率控制信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的、通过叠加第一温度特性补偿信号和第二频率控制信号而获得的信号，并且
第二控制信号产生电路包括第二偏移控制信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的第二偏移控制信号。
9.按照权利要求3的压控振荡器，
其中，第一控制信号产生电路包括第一偏移控制信号产生电路，并且产生作为第一控制信号的第一偏移控制信号，并且
第二控制信号产生电路包括第二温度特性补偿信号产生电路和第一频率控制信号产生电路，并且产生作为第二控制信号的、通过叠加第二温度特性补偿信号和第一频率控制信号而获得的信号。
10.按照权利要求4的压控振荡器，
其中，第一温度特性补偿信号产生电路包括第一温度特性信号产生电路和第一控制器，并且通过从第一控制器产生的调整控制信号产生作为第一温度特性补偿信号的、从第一温度特性信号产生电路产生的温度特性信号，
所述第二温度特性补偿信号产生电路包括第二温度特性信号产生电路和第一控制器，并且通过从第一控制器产生的调整控制信号产生作为第二温度特性补偿信号的、从第二温度特性信号产生电路产生的温度特性信号，
第一偏移控制信号产生电路包括：第一电流产生电路，它按照MOS晶体管门限电压偏移而增加/降低具有负相位的输出电流，并且同时按照MOS晶体管温度特性而增加/降低具有负相位的输出电流；以及，第一电流-电压转换电路，它将第一电流产生电路的输出电流的增加/降低转换为具有负相位的输出信号，并且产生作为第一偏移控制信号的第一电流-电压转换电路的输出信号，
第二偏移控制信号产生电路包括：第二电流产生电路，它按照MOS晶体管门限电压偏移而增加/降低具有正相位的输出电流，并且同时按照MOS晶体管温度特性而增加/降低具有正相位的输出电流；第一电流-电压转换电路，它将第二电流产生电路的输出电流的增加/降低转换为具有负相位的输出信号，并且产生作为第二偏移控制信号的第一电流-电压转换电路的输出信号，
第一频率控制信号产生电路包括第一正放大单元，并且产生作为第一频率控制信号的、被施加到具有增加的正增益的第一正放大单元的第一外部控制信号，
第二频率控制信号产生电路包括第一逆放大单元，并且产生作为第二频率控制信号的、被施加到具有增加的负增益的第一逆放大单元的第一外部控制信号。
11.按照权利要求1的压控振荡器，
其中，第一MOS晶体管的栅极端子连接到第二DC截断电容器——它不连接到反相器的输入端——的端子和第五频率消除电阻器的一端的每个，而不是第二MOS晶体管、第二高频消除电阻器和第四高频消除电阻器，第一控制信号通过第五高频消除电阻器的另一端而被输入到第一MOS晶体管的栅极端子。
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