CN209805769U - 一种压控振荡电路及压控振荡器 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例属于射频技术领域，提供了一种压控振荡电路及压控振荡器中，通过调谐振荡模块生成初始振荡信号，并采用电流源模块对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理，以及降低所述初始振荡信号中的低频闪烁噪声，然后通过缓冲模块对所述初始振荡信号进行信号放大处理，以输出对应的缓冲隔离振荡信号，以及采用偏置器模块根据所述偏置电压信号对所述缓冲隔离振荡信号进行能量注入，以输出对应的振荡输出信号，从而达到消除低频段的噪声的目的，解决了现有的CMOS压控振荡器受限于工艺水平，在低频段的噪声较高，极大的影响了压控振荡器的输出频率的稳定性的问题。
Description
技术领域
本申请实施例属于射频技术领域，尤其涉及一种压控振荡电路及压控振荡器。
背景技术
目前，伴随着毫米波、太赫兹技术的发展，毫米波、太赫兹在通信、电子对抗、雷达、电磁武器、天文学、医学成像、无损检测、环境监测及安全检查等领域存在着广泛的应用前景。片上频率源芯片作为无线通信系统中的核心模块，通常有许多种实现方法，例如，压控振荡器是收发件系统中的关键模块之一，它用来作为本地频率源进行上变频或下变频，在CMOS压控振荡器的设计中，交叉耦合对结构由于起振条件较为宽松，容易获得稳定可靠的频率源，被作为压控振荡器的最常用的设计结构。
然而，现有的CMOS压控振荡器受限于工艺水平，在低频段的噪声较高，极大的影响了压控振荡器的输出频率的稳定性。
实用新型内容
本申请实施例提供了一种压控振荡电路及压控振荡器，旨在解决现有的CMOS压控振荡器受限于工艺水平，在低频段的噪声较高，极大的影响了压控振荡器的输出频率的稳定性的问题。
本申请实施例提供了一种压控振荡电路，与工作电压源、调谐电压源以及偏置电压源连接，所述压控振荡电路包括：
与调谐电压源连接，用于生成初始振荡信号的调谐振荡模块；
与所述调谐振荡模块和所述工作电压源连接，用于对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理，并降低所述初始振荡信号中的低频闪烁噪声的电流源模块；
与所述调谐振荡模块连接，用于接收所述初始振荡信号，并对所述初始振荡信号进行缓冲隔离，并对所述初始振荡信号进行信号放大处理，以输出对应的缓冲隔离振荡信号的缓冲模块；以及
与所述缓冲模块和偏置电压源连接，用于接收所述缓冲隔离振荡信号和所述偏置电压源输出的偏置电压信号，并根据所述偏置电压信号对所述缓冲隔离振荡信号进行能量注入，以输出对应的振荡输出信号的偏置器模块。
本申请实施例还提供了一种压控振荡器，包括：
用于接收工作电压源信号的工作电压源端口；
用于接收调谐电压源信号的调谐电压源端口；
用于接收偏置电压源信号的偏置电压端端口；以及
如上述任一项所述的压控振荡电路，所述压控振荡电路分别与所述工作电压源端口、所述调谐电压源端口以及所述偏置电压端端口连接。
本申请实施例提出的一种压控振荡电路及压控振荡器中，通过调谐振荡模块生成初始振荡信号，并采用电流源模块对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理，以及降低所述初始振荡信号中的低频闪烁噪声，然后通过缓冲模块对所述初始振荡信号进行信号放大处理，以输出对应的缓冲隔离振荡信号，以及采用偏置器模块根据所述偏置电压信号对所述缓冲隔离振荡信号进行能量注入，以输出对应的振荡输出信号，从而达到消除低频段的噪声的目的，解决了现有的CMOS压控振荡器受限于工艺水平，在低频段的噪声较高，极大的影响了压控振荡器的输出频率的稳定性的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请的一个实施例提供的注入锁定振荡电路的结构示意图；
图2为本实施例的一个实施例提供的调谐振荡模块的结构示意图；
图3为本实施例的一个实施例提供的电流源模块的结构示意图；
图4为本实施例的另一个实施例提供的注入锁定振荡电路的结构示意图；
图5为本实施例的压控振荡电路的相位噪声频谱图；
图6为本实施例的压控振荡电路的输出频率特性曲线以及相位噪声性能示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
本申请实施例中的分立电子元器件是指独立电路功能、构成电路的基本单元的电子器件，例如，电阻、电容、电感器、机电元件(连接器、开关、继电器等)、电声器件、光电器件、敏感元器件、显示器件、压电器件等。
在CMOS压控振荡器的设计中，交叉耦合对结构是最普遍采用的结构。这主要是因为这种结构的压控振荡器的起振条件较为宽松，容易获得稳定可靠的频率源。交叉耦合结构通常有三种：仅采用PMOS管的交叉耦合对结构、仅采用NMOS管的交叉耦合对结构以及采用CMOS互补交叉耦合对结构。由于CMOS互补结构能够在相同的偏置条件下，提供更大的负阻，输出波形的幅度也较大，采用CMOS互补结构形成的压控振荡器输出的振荡信号具有的相位噪声性能也较优。此外，互补结构中，压控振荡器输出的振荡信号的摆幅限制在地和工作电源之间，使得MOS器件不会出现过压工作状态，其工作寿命受到保障，有利于电路的稳定输出。
在CMOS压控振荡器结构中，产生噪声的来源主要有：谐振回路、交叉耦合对管、尾电流源。在低GHz频段，谐振回路的损耗主要来源于片上螺旋电感。为了使得振荡电路能持续稳定振荡输出，通常采用交叉耦合对管提供负阻效应来补偿谐振回路的损耗的。为了保证稳定起振，负阻往往选择为损耗电阻的2-3倍，因此，对于交叉耦合对管而言，优化交叉耦合对管的噪声的方法是在保证负阻不变的前提下，微调交叉耦合对管的沟道长度和宽度，选择性能最佳值，这种方式往往需要多次验证，并且不同的工艺，其变化趋势也不尽相同。
图1为本申请的一个实施例提供的一种压控振荡电路20的结构示意图，参见图1所示，本实施例中的压控振荡电路20与工作电压源11、调谐电压源12以及偏置电压源13连接，所述压控振荡电路20包括：
与调谐电压源12连接，用于生成初始振荡信号的调谐振荡模块21；
与所述调谐振荡模块21和所述工作电压源11连接，用于对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理，并降低所述初始振荡信号中的低频闪烁噪声的电流源模块22；
与所述调谐振荡模块21连接，用于接收所述初始振荡信号，并对所述初始振荡信号进行缓冲隔离，并对所述初始振荡信号进行信号放大处理，以输出对应的缓冲隔离振荡信号的缓冲模块23；以及
与所述缓冲模块23和偏置电压源13连接，用于接收所述缓冲隔离振荡信号和所述偏置电压源输出的偏置电压信号，并根据所述偏置电压信号对所述缓冲隔离振荡信号进行能量注入，以输出对应的振荡输出信号的偏置器模块24。
在本实施例中，调谐振荡模块21生成初始振荡信号，并采用交叉耦合对管产生负阻效应，以补偿调谐振荡模块21的能量损耗，然后采用电流源模块22对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理，并降低所述初始振荡信号中的低频闪烁噪声，具体的，电流源模块22采用将偏置晶体管的栅极直接与调谐振荡模块21的振荡信号输出端连接，从而强制偏置晶体管产生的噪声具有相应的高频特性，以降低低频段的闪烁噪声，进一步的，还可以通过在交叉耦合对管的源极端设置电容器的方式消除共模结点，从而消除变频转换增益，达到在较宽的频带内对相位噪声进行改善的目的，缓冲模块23对所述初始振荡信号进行缓冲隔离，并对所述初始振荡信号进行信号放大处理，以输出对应的缓冲隔离振荡信号，偏置器模块24接收所述缓冲隔离振荡信号和所述偏置电压源输出的偏置电压信号，并根据所述偏置电压信号对所述缓冲隔离振荡信号进行能量注入，以输出对应的振荡输出信号。
在一个实施例中，偏置器模块24可以将所述缓冲隔离振荡信号与偏置电压源13输出的偏置电压信号进行叠加处理，从而实现能量注入的目的。
进一步的，在本实施例中，电流源模块22通过开关偏置技术强制偏置晶体管产生的噪声具有相应的高频特性，从而降低低频段的闪烁噪声。具体的，在电流源模块22内的开关偏置晶体管的栅极输入周期性变化的控制信号，该周期性变化的控制信号可以为预设的正弦波信号，或者直接采用调谐振荡模块21产生的初始振荡信号，从而使得偏置晶体管产生的噪声具有相应的高频特性，此时，低频段的闪烁噪声降低，调谐振荡模块21中的谐振频率基频处的噪声增加，经过与谐振回路中的交叉耦合对管进行频率转换后，基频处的噪声被转换到低频和二次谐波处，经过调谐振荡模块21的滤波，从而大大降低了偏置晶体管产生的噪声对压控振荡电路20产生的振荡输出信号的影响。
在一个实施例中，参见图2所示，所述调谐振荡模块21包括：
与调谐电压源12连接，用于生成初始振荡信号的谐振回路单元211；
与所述谐振回路单元211连接，用于对所述谐振回路单元进行能量补偿的能量补偿单元212。
在本实施例中，谐振回路单元211与调谐调压源12连接，并通过变容管以及电感的方式形成振荡电路，从而生成初始振荡信号，该初始振荡信号可以包括第一振荡信号和第二振荡信号，分别从振荡电路中的电感两端输出，为了保持振荡信号的稳定输出，通过能量补偿单元212对谐振回路单元211的损耗进行补偿。具体的，能量补偿单元212可以采用交叉耦合对管的方式产生负阻效应，达到对谐振回路单元211的损耗进行补偿的目的。
在一个实施例中，参见图3所示，所述电流源模块22包括：
与所述调谐振荡模块21和工作电压源11连接，用于提供直流偏置作用，对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理的的顶电流源单元221；
与所述调谐振荡模块21连接，用于提供直流偏置作用，对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理的的尾电流源单元223；
分别与所述顶电流源单元221和尾电流源单元223连接，用于降低所述初始振荡信号中的低频闪烁噪声的低频噪声抑制单元222。
在本实施例中，顶电流源单元221和尾电流源单元223均可以用于提供直流偏置作用，并采用低频噪声抑制单元222对对所述初始振荡信号中的低频噪声信号进行抑制处理，该低频噪声抑制单元222还可以消除顶电流源单元221和尾电流源单元223引入的寄生电容对谐振回路中的振荡信号的影响。
在本实施例中，顶电流源单元221和尾电流源单元223均可以采用一对开关偏置的晶体管形成，其中，每对晶体管的栅极分别与调谐振荡模块21的两个信号输出端连接，从而获取谐振回路的信号，并将反馈信号耦合至谐振回路中，对初始振荡信号的相位噪声性能进行优化，进一步的，还可以增加顶电流源单元221和尾电流源单元223中的偏置晶体管的尺寸，从而降低其漏极和源极的过驱动电压，达到增大振荡信号的摆幅的目的。然而，偏置晶体管的栅极直接与调谐振荡模块21相连，因此，较大尺寸的偏置晶体管引入了较大的寄生电容，一方面降低了谐振回路的输出频率，另一方面又增加了频率变换增益，反而会引起调谐振荡模块21输出的初始振荡信号的相位噪声的恶化，这个矛盾可以通过引入低频噪声抑制单元222进行解决，该低频噪声抑制单元222可以为一个或者多个噪声滤波器，具体的，可以将噪声滤波器设于偏置的晶体管的源极之间。进一步的，该低频噪声抑制单元222还可以为一个电容，不仅可以避免噪声滤波器需要引入额外的片上电感，从而增大了芯片面积，还可以避免引入噪声滤波器的窄带效应，增加了电路的设计复杂度和调测的难度。因此，通过在交叉耦合对管的源端串接一个电容，消除共模结点，也就消除了变频转换增益，能够在较宽的频带内实现相位噪声的改善，对低频噪声信号而言，电容呈现高阻态，而对于高频信号而言则表现为低阻通路。
在一个实施例中，顶电流源单元221可以为与所述调谐振荡模块21并联的NMOS交叉耦合对管，尾电流源单元223可以为与所述调谐振荡模块21并联的PMOS交叉耦合对管。
在一个实施例中，参见图4所示，所述谐振回路单元211包括：第一电容C1、第一电感L1、第一可变电容Cv1以及第二可变电容Cv2；
所述第一可变电容Cv1的第一端和所述第二可变电容Cv2的第一端共接于所述调谐电压源12，所述第一可变电容Cv1的第二端、所述第一电感L1的第一端以及所述第一电容C1的第一端共接作为所述调谐振荡模块21的第一振荡信号输出端，所述第二可变电容Cv2的第二端、所述第一电感L1的第二端以及所述第一电容C1的第二端共接作为所述调谐振荡模块21的第二振荡信号输出端。
在本实施例中，第一电容C1可以为固定电容，第一电容C1、第一可变电容Cv1、第二可变电容Cv2与第一电感L1可以形成一谐振回路，在上电时产生初始振荡信号，该初始振荡信号的频率由第一电容C1、第一可变电容Cv1、第二可变电容Cv2以及第一电感L1的设计参数确定。
在一个实施例中，第一可变电容Cv1和第二可变电容Cv2可以为可变电容器，还可以为变容二极管，结电容大小随外加电压而变化。
在一个实施例中，参见图4所示，所述能量补偿单元212包括：第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3以及第四晶体管M4；
所述第一晶体管M1的第一端、所述第二晶体管M2的第三端、所述第四晶体管M4的第三端以及所述第三晶体管M3的第一端共接于所述所述调谐振荡模块21的第一振荡信号输出端，所述第二晶体管M2的第一端、所述第一晶体管M1的第三端、所述第四晶体管M4的第一端以及所述第三晶体管M3的第三端共接于所述调谐振荡模块21的第二振荡信号输出端，所述第一晶体管M1的第二端与所述电流源模块22的第一端连接，所述第二晶体管M2的第二端与所述电流源模块22的第二端连接，所述第三晶体管M3的第一端与所述电流源模块22的第三端连接，所述第四晶体管M4的第一端与所述电流源模块22的第三端连接。
在本实施例中，第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3以及第四晶体管M4形成互补交叉耦合对管结构，在电路上电时产生负阻效应，用于补偿谐振回路的能量损耗，从而使谐振回路保持稳定的输出。
在一个实施例中，第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3以及第四晶体管M4均为有源器件，例如，第一晶体管M1、第二晶体管M2可以为P型MOS管，从而形成PMOS交叉耦合对管，第三晶体管M3和第四晶体管M4可以为N型MOS管，从而形成NMOS交叉耦合对管，其中，P型MOS管的漏极可以作为第一晶体管M1和第二晶体管M2的第一端，P型MOS管的源极可以作为第一晶体管M1和第二晶体管M2的第二端，P型MOS管的栅极可以作为第一晶体管M1和第二晶体管M2的第三端，N型MOS管的漏极可以作为第三晶体管M3和第四晶体管M4的第一端，N型MOS管的源极可以作为第三晶体管M3和第四晶体管M4的第二端，N型MOS管的栅极可以作为第三晶体管M3和第四晶体管M4的第三端。
在一个实施例中，参见图4所示，所述尾电流源单元223包括第五晶体管M5和第六晶体管M6；
所述第五晶体管M5的第一端作为所述电流源模块22的第一端与所述能量补偿模块22连接，所述第六晶体管M6的第一端作为所述电流源模块22的第二端与所述能量补偿模块22连接，所述第五晶体管M5的第二端与所述第六晶体管M6的第二端共接于地，所述第五晶体管M5的第三端与所述调谐振荡模块21的第二振荡信号输出端连接，所述第六晶体管M6的第三端与所述调谐振荡模块21的第一振荡信号输出端连接。
在本实施例中，通过将所述第五晶体管M5的第三端设置为与所述调谐振荡模块21的第二振荡信号输出端连接，将所述第六晶体管M6的第三端设置为与所述调谐振荡模块21的第一振荡信号输出端连接，从而将调谐振荡模块21产生的初始振荡信号作为周期性变化的控制信号输入至偏置晶体管中，强制偏置晶体管产生的噪声具有相应的高频特性，从而降低低频处的闪烁噪声。此时，低频的闪烁噪声降低，而谐振频率基频处的噪声增加，经过与交叉耦合对管进行频率转换后，基频处的噪声被转换到低频和二次谐波处，经过谐振回路的滤波，偏置晶体管产生的噪声对压控振荡电路20输出信号的影响大大减小。
在本实施例中，第五晶体管M5和第六晶体管M6构成一交叉耦合对管结构，第五晶体管M5和第六晶体管M6均为有源器件，例如，该有源器件可以为N型MOS管，其中，N型MOS管的漏极可以作为第五晶体管M5和第六晶体管M6的第一端，N型MOS管的源极可以作为第五晶体管M5和第六晶体管M6的第二端，N型MOS管的栅极可以作为第五晶体管M5和第六晶体管M6的第三端。
在一个实施例中，参见图4所示，所述顶电流源单元221包括第七晶体管M7和第八晶体管M8；
所述第七晶体管M7的第一端作为所述电流源模块22的第三端，所述第八晶体管M8的第一端作为所述电流源模块22的第四端，所述第七晶体管M7的第二端与所述第八晶体管M8的第二端共接于所述工作电压源11，所述第七晶体管M7的第三端与所述调谐振荡模块21的第二振荡信号输出端连接，所述第八晶体管M8的第三端与所述调谐振荡模块21的第一振荡信号输出端连接。
在本实施例中，通过将所述第七晶体管M7的第三端与所述调谐振荡模块21的第二振荡信号输出端连接，将所述第八晶体管M8的第三端与所述调谐振荡模块21的第一振荡信号输出端连接，从而将调谐振荡模块21产生的初始振荡信号作为周期性变化的控制信号输入至偏置晶体管中，强制偏置晶体管产生的噪声具有相应的高频特性，从而降低低频处的闪烁噪声。此时，低频的闪烁噪声降低，而谐振频率基频处的噪声增加，经过与交叉耦合对管进行频率转换后，基频处的噪声被转换到低频和二次谐波处，经过谐振回路的滤波，偏置晶体管产生的噪声对压控振荡电路20输出信号的影响大大减小。
在本实施例中，第七晶体管M7和第八晶体管M8构成一交叉耦合对管结构，第七晶体管M7和第八晶体管M8均为有源器件，例如，该有源器件可以为N型MOS管，其中，N型MOS管的漏极可以作为第七晶体管M7和第八晶体管M8的第一端，N型MOS管的源极可以作为第七晶体管M7和第八晶体管M8的第二端，N型MOS管的栅极可以作为第七晶体管M7和第八晶体管M8的第三端。
在一个实施例中，参见图4所示，所述低频噪声抑制单元222包括第二电容C2和第三电容C3；
所述第二电容C2设于所述电流源模块22的第一端与所述电流源模块22的第二端之间，所述第三电容C3设于所述电流源模块22的第三端与所述电流源模块22的第四端之间。
在本实施例中，所述电流源模块22的第一端和所述电流源模块22的第二端之间分别与能量补偿模块22的第一端和第二端连接，所述电流源模块22的第三端和所述电流源模块22的第四端分别与能量补偿模块22的第三端和第四端连接，使得在交叉耦合对管的源端串接一个电容器，形成源极耦合电容结构，从而达到消除共模结点的效果，同时也消除了变频转换增益，能够在较宽的频带内实现相位噪声的改善，对低频噪声信号而言，电容呈现高阻态，而对于高频信号而言则表现为低阻通路。
在一个实施例中，参见图4所示，所述缓冲模块23包括第九晶体管M9和第十晶体管M10；
所述第九晶体管M9的第一端作为所述缓冲模块23的第一信号输出端，并与所述偏置器模块24的第一信号输入端连接，所述第十晶体管M10的第一端作为所述缓冲模块23的第二信号输出端，并与所述偏置器模块24的第二信号输入端连接，所述第九晶体管M9的第二端接地，所述第十晶体管M10的第二端接地，所述第九晶体管M9的第三端与所述调谐振荡模块21的第一振荡信号输出端连接，所述第十晶体管M10的第三端与所述调谐振荡模块21的第二振荡信号输出端连接。
在本实施例中，第九晶体管M9和第十晶体管M10构成输出缓冲级电路，对所述初始振荡信号进行缓冲隔离，并对所述初始振荡信号进行信号放大处理，以输出对应的缓冲隔离振荡信号，具体的，调谐振荡模块21输出的初始振荡信号可以包括第一振荡信号和第二振荡信号，其中，调谐振荡模块21的第一振荡信号输出端输出第一振荡信号，调谐振荡模块21的第二振荡信号输出端输出第二振荡信号，第九晶体管M9对调谐振荡模块21输出的第一振荡信号进行缓冲隔离，并将第九晶体管M9设置在信号放大工作状态，从而输出对应的第一缓冲隔离振荡信号，第十晶体管M10对调谐振荡模块21输出的第二振荡信号进行缓冲隔离，并将第十晶体管M10设置在信号放大工作状态，从而输出对应的第二缓冲隔离振荡信号。
在本实施例中，第九晶体管M9和第十晶体管M10均为有源器件，例如，该有源器件可以为N型MOS管，其中，N型MOS管的漏极可以作为第九晶体管M9和第十晶体管M10的第一端，N型MOS管的源极可以作为第九晶体管M9和第十晶体管M10的第二端，N型MOS管的栅极可以作为第九晶体管M9和第十晶体管M10的第三端。
在一个实施例中，参见图4所示，所述偏置器模块24包括：第二电感L2、第三电感L3、第四电容C4以及第五电容C5；
所述第二电感L2的第一端和所述第三电感L3的第一端均与所述偏置电压源13连接，所述第二电感L2的第二端与所述第四电容C4的第一端共接于所述缓冲模块23的第一信号输出端，所述第三电感L3的第二端与所述第五电容C5的第一端共接于所述缓冲模块23的第二信号输出端，所述第四电容C4的第二端作为所述偏置器模块24的第一信号输出端，所述第五电容C5的第二端作为所述偏置器模块24的第二信号输出端。
在本实施例中，第二电感L2和第四电容C4可以构成一个T型偏置电路，用于接收第一缓冲隔离振荡信号并根据偏置电压源13输出的第一偏置电压信号对第一缓冲隔离振荡信号进行能量注入，即将第九晶体管M9的信号放大区偏置到信号能够有效保真的放大范围内，从而避免压控振荡电路20输出的第一振荡输出信号失真，具体的，其偏置幅度可以根据用户需要设置。第三电感L3和第五电容C5可以构成一个T型偏置电路，用于接收第二缓冲隔离信号并根据偏置电压源13输出的第二偏置电压信号对第二缓冲隔离振荡信号进行能量注入，即将第十晶体管M10的信号放大区偏置到信号能够有效保真的放大范围内，从而避免压控振荡电路20输出的第二振荡输出信号失真，具体的，其偏置幅度可以根据用户需要设置。
在一个实施例中，本实施例中的压控振荡电路20采用标准0.18um CMOS工艺实现，其面积为0.6mm*0.9mm。当工作电压源11设置为1.8V，当调谐电压源12设置为从0V变化到1.8V时，压控振荡电路20输出的振荡输出信号的频率范围为2.423～2.764GHz。图5为本实施例的压控振荡电路20的相位噪声频谱图，其横坐标为输出频率，纵坐标为相位噪声，图6为本实施例的压控振荡电路20的输出频率特性曲线以及相位噪声性能示意图，其横坐标为调谐电压，左侧纵坐标为输出频率，右侧纵坐标为相位噪声，参见图5和图6所示，在频谱10kHz时测得的相位噪声为-94.55dBc/Hz，在频偏1MHz处测得的相位噪声为-127.24dBc/Hz。
本申请实施例还提供了一种压控振荡器，包括：
用于接收工作电压源信号的工作电压源端口；
用于接收调谐电压源信号的调谐电压源端口；
用于接收偏置电压源信号的偏置电压端端口；以及
如上述任一项所述的压控振荡电路20，所述压控振荡电路20分别与所述工作电压源端口、所述调谐电压源端口以及所述偏置电压端端口连接。
本申请实施例提出的一种压控振荡电路及压控振荡器中，通过调谐振荡模块生成初始振荡信号，并采用电流源模块对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理，以及降低所述初始振荡信号中的低频闪烁噪声，然后通过缓冲模块对所述初始振荡信号进行信号放大处理，以输出对应的缓冲隔离振荡信号，以及采用偏置器模块根据所述偏置电压信号对所述缓冲隔离振荡信号进行能量注入，以输出对应的振荡输出信号，从而达到消除低频段的噪声的目的，解决了现有的CMOS压控振荡器受限于工艺水平，在低频段的噪声较高，极大的影响了压控振荡器的输出频率的稳定性的问题。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种压控振荡电路，与工作电压源、调谐电压源以及偏置电压源连接，其特征在于，所述压控振荡电路包括：
与调谐电压源连接，用于生成初始振荡信号的调谐振荡模块；
与所述调谐振荡模块和所述工作电压源连接，用于对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理，并降低所述初始振荡信号中的低频闪烁噪声的电流源模块；
与所述调谐振荡模块连接，用于接收所述初始振荡信号，并对所述初始振荡信号进行缓冲隔离，并对所述初始振荡信号进行信号放大处理，以输出对应的缓冲隔离振荡信号的缓冲模块；以及
与所述缓冲模块和偏置电压源连接，用于接收所述缓冲隔离振荡信号和所述偏置电压源输出的偏置电压信号，并根据所述偏置电压信号对所述缓冲隔离振荡信号进行能量注入，以输出对应的振荡输出信号的偏置器模块。
2.如权利要求1所述的压控振荡电路，其特征在于，所述调谐振荡模块包括：
与调谐电压源连接，用于生成初始振荡信号的谐振回路单元；
与所述谐振回路单元连接，用于对所述谐振回路单元进行能量补偿的能量补偿单元。
3.如权利要求1所述的压控振荡电路，其特征在于，所述电流源模块包括：
与所述调谐振荡模块和工作电压源连接，用于提供直流偏置作用，对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理的顶电流源单元；
与所述调谐振荡模块连接，用于提供直流偏置作用，对所述初始振荡信号进行反馈耦合处理的尾电流源单元；以及
分别与所述顶电流源单元和尾电流源单元连接，用于降低所述初始振荡信号中的低频闪烁噪声的低频噪声抑制单元。
4.如权利要求2所述的压控振荡电路，其特征在于，所述谐振回路单元包括：第一电容、第一电感、第一可变电容以及第二可变电容；
所述第一可变电容的第一端和所述第二可变电容的第一端共接于所述调谐电压源，所述第一可变电容的第二端、所述第一电感的第一端以及所述第一电容的第一端共接作为所述调谐振荡模块的第一振荡信号输出端，所述第二可变电容的第二端、所述第一电感的第二端以及所述第一电容的第二端共接作为所述调谐振荡模块的第二振荡信号输出端。
5.如权利要求2所述的压控振荡电路，其特征在于，所述能量补偿单元包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管；
所述第一晶体管的第一端、所述第二晶体管的第三端、所述第四晶体管的第三端以及所述第三晶体管的第一端共接于所述调谐振荡模块的第一振荡信号输出端，所述第二晶体管的第一端、所述第一晶体管的第三端、所述第四晶体管的第一端以及所述第三晶体管的第三端共接于所述调谐振荡模块的第二振荡信号输出端，所述第一晶体管的第二端与所述电流源模块的第一端连接，所述第二晶体管的第二端与所述电流源模块的第二端连接，所述第三晶体管的第一端与所述电流源模块的第三端连接，所述第四晶体管的第一端与所述电流源模块的第三端连接。
6.如权利要求3所述的压控振荡电路，其特征在于，所述尾电流源单元包括第五晶体管和第六晶体管；
所述第五晶体管的第一端作为所述电流源模块的第一端与所述调谐振荡模块，所述第六晶体管的第一端作为所述电流源模块的第二端与所述调谐振荡模块，所述第五晶体管的第二端与所述第六晶体管的第二端共接于地，所述第五晶体管的第三端与所述调谐振荡模块的第二振荡信号输出端连接，所述第六晶体管的第三端与所述调谐振荡模块的第一振荡信号输出端连接。
7.如权利要求3所述的压控振荡电路，其特征在于，所述顶电流源单元包括第七晶体管和第八晶体管；
所述第七晶体管的第一端作为所述电流源模块的第三端，所述第八晶体管的第一端作为所述电流源模块的第四端，所述第七晶体管的第二端与所述第八晶体管的第二端共接于所述工作电压源，所述第七晶体管的第三端与所述调谐振荡模块的第二振荡信号输出端连接，所述第八晶体管的第三端与所述调谐振荡模块的第一振荡信号输出端连接。
8.如权利要求3所述的压控振荡电路，其特征在于，所述低频噪声抑制单元包括第二电容和第三电容；
所述第二电容设于所述电流源模块的第一端与所述电流源模块的第二端之间，所述第三电容设于所述电流源模块的第三端与所述电流源模块的第四端之间。
9.如权利要求1所述的压控振荡电路，其特征在于，所述缓冲模块包括第九晶体管和第十晶体管；
所述第九晶体管的第一端作为所述缓冲模块的第一信号输出端，并与所述偏置器模块的第一信号输入端连接，所述第十晶体管的第一端作为所述缓冲模块的第二信号输出端，并与所述偏置器模块的第二信号输入端连接，所述第九晶体管的第二端接地，所述第十晶体管的第二端接地，所述第九晶体管的第三端与所述调谐振荡模块的第一振荡信号输出端连接，所述第十晶体管的第三端与所述调谐振荡模块的第二振荡信号输出端连接。
10.一种压控振荡器，其特征在于，包括：
用于接收工作电压源信号的工作电压源端口；
用于接收调谐电压源信号的调谐电压源端口；
用于接收偏置电压源信号的偏置电压端端口；以及
如权利要求1-9任一项所述的压控振荡电路，所述压控振荡电路分别与所述工作电压源端口、所述调谐电压源端口以及所述偏置电压端端口连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920818854.9U CN209805769U (zh) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | 一种压控振荡电路及压控振荡器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920818854.9U CN209805769U (zh) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | 一种压控振荡电路及压控振荡器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209805769U true CN209805769U (zh) | 2019-12-17 |
Family
ID=68833364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920818854.9U Active CN209805769U (zh) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | 一种压控振荡电路及压控振荡器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209805769U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110113008A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-09 | 华讯方舟科技有限公司 | 一种压控振荡电路及压控振荡器 |
-
2019
- 2019-05-31 CN CN201920818854.9U patent/CN209805769U/zh active Active
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