CN215773047U - 一种lc压控振荡器 - Google Patents
一种lc压控振荡器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN215773047U CN215773047U CN202122070372.XU CN202122070372U CN215773047U CN 215773047 U CN215773047 U CN 215773047U CN 202122070372 U CN202122070372 U CN 202122070372U CN 215773047 U CN215773047 U CN 215773047U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diode
- capacitor
- voltage
- power supply
- resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种LC压控振荡器，包括LC振荡回路和交叉耦合有源模块，LC振荡回路包括电感、主变容二极管电路、电源推压补偿电路和粗调电容器组，交叉耦合有源模块、电感、主变容二极管电路、电源推压补偿电路和粗调电容器组并联耦合到压控振荡器的两个输出端之间。本实用新型可以通过调整电源推压补偿电路的偏压供电电压得到不同的正的电源推压值，使整体的电源推压降到最低,同时使电源噪声的影响降到最低，LC压控振荡器的电源噪声较小。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及压控振荡器，尤其涉及一种LC压控振荡器。
[背景技术]
压控振荡器指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO)，频率是输入信号电压的函数的振荡器VCO，振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。
申请号为CN201280011530.5的发明公开了一种在低相位噪声VCO中的温度补偿和粗调组开关，VCO的LC振荡回路包括主变容二极管电路和与主变容二极管电路并联耦合的温度补偿变容二极管电路。主变容二极管电路用于微调。温度补偿变容二极管电路具有与主变容二极管电路的电容-电压特性不同的电容-电压特性，以使得将在这两个变容二极管电路两端的共模噪声的影响最小化。LC振荡回路还具有设置成粗调的多个可切换电容器电路。为了防止在每个可切换电容器电路中的主薄氧化物开关的击穿，每个可切换电容器电路具有电容分压器电路，其在主开关被关断时减小了主薄氧化物两端的电压。
该发明的可切换电容器电路和负阻电路的电源推压都是负的,电源噪声对LC压控振荡器的影响较大。
[发明内容]
本实用新型要解决的技术问题是提供一种电源噪声较小的LC压控振荡器。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种LC压控振荡器，包括LC振荡回路和交叉耦合有源模块，LC振荡回路包括电感、主变容二极管电路、电源推压补偿电路和粗调电容器组，交叉耦合有源模块、电感、主变容二极管电路、电源推压补偿电路和粗调电容器组并联耦合到压控振荡器的两个输出端之间。
以上所述的LC压控振荡器，电源推压补偿电路包括至少一个电源推压补偿单元电路，电源推压补偿单元电路包括第三二极管、第四二极管、第三电容、第四电容、第三电阻和第四电阻，第三二极管的阳极与第四二极管的阳极相互连接，并接电源电压的输入端；第三二极管的阴极通过第三电容接电源推压补偿电路的第一并联耦合端，第四二极管的阴极通过第四电容接电源推压补偿电路的第二并联耦合端；第三电阻的第一端接第三二极管的阴极，第四电阻的第一端接第四二极管的阴极；第三电阻的第二端和第四电阻的第二端相互连接，并接电源推压补偿电路偏压供电电压的输入端。
以上所述的LC压控振荡器，电源推压补偿电路包括复数个所述的电源推压补偿单元电路，复数个所述的电源推压补偿单元电路并接。
以上所述的LC压控振荡器，主变容二极管电路包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻，第一二极管的阳极与第二二极管的阳极相互连接，并接压控振荡器的电压信号输入端；第一二极管的阴极通过第一电容接主变容二极管电路的第一并联耦合端，第二二极管的阴极通过第二电容接主变容二极管电路的第二并联耦合端；第一电阻的第一端接第一二极管的阴极，第二电阻的第一端接第二二极管的阴极；第一电阻的第二端和第二电阻的第二端相互连接，并接主变容二极管偏压供电电压的输入端。
以上所述的LC压控振荡器，所述的粗调电容器组为可切换电容数组，可切换电容数组包括复数个并联的可切换电容单元电路和切换电路，切换电路包括切换信号输入端。
以上所述的LC压控振荡器，可切换电容单元电路包括开关管、第五电容、第六电容、第五电阻和第六电阻，第五电容的第一端与第六电容的第一端通过开关管连接，开关管的控制端接控制电压的输入端；第五电容的第二端接粗调电容器组的第一并联耦合端，第六电容的第二端接粗调电容器组的第二并联耦合端；第五电阻的第一端接第五电容的第一端，第六电阻的第一端接第六电容的第一端；第五电阻的第二端和第六电阻的第二端相互连接，并接偏压供电电压的输入端。
以上所述的LC压控振荡器，所述的开关管为MOS管，MOS管的栅极接所述的控制电压输入端。
以上所述的LC压控振荡器，所述交叉耦合有源模块为NMOS和PMOS的交叉对管结构。
本实用新型可以通过调整电源推压补偿电路的偏压供电电压得到不同的正的电源推压值，使整体的电源推压降到最低,同时使电源噪声的影响降到最低，LC压控振荡器的电源噪声较小。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例LC压控振荡器的原理框图。
图2是本实用新型实施例LC压控振荡器的电路图。
图3是本实用新型实施例交叉耦合有源模块的电路图。
图4是本实用新型实施例可切换电容单元电路的电路图。
图5是本实用新型实施例电源推压校正步骤的流程图。
[具体实施方式]
本实用新型实施例LC压控振荡器的结构和原理如图1至图5所示，包括LC振荡回路和交叉耦合有源模块(负阻电路)，LC振荡回路(LC谐振腔)包括电感L、主变容二极管电路、电源推压补偿电路(电源推压补偿二极管电路)、可切换电容数组(粗调电容器组)、电压信号输入端VCTRL和两个输出端VOUTP和VOUTN。当电压信号输入端输入的VCTRL电压改变,主变容二极管电路的电容值也会改变,使得输出信号VOUTP和VOUTN的频率随之改变。
交叉耦合有源模块(负阻电路)、电感L、主变容二极管电路、电源推压补偿电路和可切换电容数组并联耦合到压控振荡器的两个输出端VOUTP和VOUTN之间。交叉耦合有源模块(负阻电路)提供负阻,以补偿LC谐振腔(电感,可切换电容数组,主变容二极管电路,以及电源推压补偿电路)中的正电阻,使压控振荡器的输出VOUTP和VOUTN产生频率为1/2π/√(LC)的信号。
如图2所示，主变容二极管电路包括第一二极管DV,1、第二二极管DV,2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2，第一二极管DV,1的阳极与第二二极管DV,2的阳极相互连接，并接压控振荡器的电压信号输入端VCTRL。第一二极管DV,1的阴极通过第一电容C1接主变容二极管电路的第一并联耦合端，第二二极管DV,2的阴极通过第二电容C2接主变容二极管电路的第二并联耦合端。第一电阻R1的第一端接第一二极管DV,1的阴极，第二电阻R2的第一端接第二二极管DV,2的阴极。第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第二端相互连接，并接主变容二极管偏压供电电压的输入端VBIAS2。
如图2所示，电源推压补偿电路包括多个电源推压补偿单元电路，多个电源推压补偿单元电路并接。
电源推压补偿单元电路包括第三二极管DC,1、第四二极管DC,2、第三电容C3、第四电容C4、第三电阻R3和第四电阻R4，第三二极管DC,1的阳极与第四二极管DC,2的阳极相互连接，并接电源电压信号的输入端VDD。第三二极管DC,1的阴极通过第三电容C3接电源推压补偿电路的第一并联耦合端，第四二极管DC,2的阴极通过第四电容C4接电源推压补偿电路的第二并联耦合端。第三电阻R3的第一端接第三二极管DC,1的阴极，第四电阻R4的第一端接第四二极管DC,2的阴极。第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第二端相互连接，并接电源推压补偿电路偏压供电电压的输入端VBIAS3。
如图3所示，交叉耦合有源模块包括N MOS管MP1、MP2和P MOS管MN1、MN2。其中MP1,MN1的栅极接到VOUTN,漏级接到VOUTP；MP2,MN2的栅极接到VOUTP,漏级接到VOUTN,组成NMOS和PMOS的交叉对管结构。交叉耦合有源模块产生一负阻，形成互补式负阻电路，用以补偿LC振荡回路中的电阻。
如图2和4所示，可切换电容数组包括多个并联的可切换电容单元电路和切换电路。切换电路包括切换信号的输入端CAP[N:0]。
可切换电容单元电路包括MOS管Mn，1、第五电容CSW1、第六电容CSW2、第五电阻R5和第六电阻R6，第五电容CSW1的第一端与第六电容CSW2的第一端经MOS管Mn，1的源极和漏极连接，MOS管Mn，1的栅极接控制电压VC的输入端。第五电容CSW1的第二端接可切换电容数组的第一并联耦合端，第六电容CSW2的第二端接可切换电容数组的第二并联耦合端。第五电阻R8的第一端接第五电容CSW1的第一端，第六电阻R9的第一端接第六电容CSW2的第一端。第五电阻R5的第二端和第六电阻R6的第二端相互连接，并接偏压供电电压的输入端VBIAS1。CP1和CP2是寄生(杂散)电容。
如图2所示，CAP[N:0]是数字信号输入端,接串行总线接口，MOS管Mn，1的栅极控制电压VC为数字信号CAP[N:0]所控制。通过控制MOS管Mn，1的栅极控制电压VC，输入的数字信号CAP[N:0]使可切换电容数组CSCA中的可切换电容单元电路可选择性的接入LC振荡回路或从LC振荡回路中断开.加大接入可切换电容单元的数量可以增加LC振荡回路的总电容,从而降低LC压控振荡器的输出频率；断开可切换电容单元可降低LC振荡回路的总电容,从而增大LC压控振荡器的输出频率。
电源推压(Supply pushing)KVDD:是电源电压的变化对压控振荡器输出频率的影响系数。如果电源电压VDD升高使压控振荡器输出频率升高,KVDD为正值；如果电源电压VDD升高,压控振荡器输出频率下降,则KVDD为负值。
下面对本实用新型实施例各模块电路的电源推压(Supply pushing)KVDD进行分析,
如图3所示,如果电源电压VDD升高,负阻电路MN1,MN2,MP1,MP2的栅极的寄生接面电容值CP1,CP2,会因为电源电压的上升而上升,使整体负阻电路的等效电容增加,导致频率下降,所以负阻电路的电源推压是负值。
可切换电容数组的结构如图2和图4所示,它由多个可切换电容单元电路并联组成,故针对数组的电源推压,可以单就一个可切换电容单元电路来讨论。
当可切换电容单元电路开启,即VBIAS1＝0,VC＝VDD,Mn1的栅极-源极和栅极-漏极的等效寄生电容,都会随着电源电压上升而增加；
当可切换电容单元电路关闭,即VBIAS1＝VDD,VC＝0,Mn1的源极对地和漏极对地的寄生接面电容(Parasitic Junction Capacitance)CP1,CP2会随着电源电压上升而减少,就整体的可切换电容数组而言，可切换电容单元电路开启对整体可切换电容数组的等效电容变化具有较大的影响,所以整体等效电容会随着电源电压上升而增加,使得可切换电容数组的电源推压为负值。
以下讨论本实用新型实施例主变容二极管电路的电源推压。如图2所示，如电源电压VDD上升,由于压控振荡器整合到锁相环中,VCTRL被整个锁相环路锁定不会变，但会使VBIAS2上升。由变容二极管的电容-电压特性可知,变容二极管的阳极电压不变,阴极电压上升,会使得等效电容下降。故电源电压上升,主变容二极管电路之等效电容值会下降,使得频率上升,主变容二极管电路的电源推压为正值。
从整体压控振荡器的电源推压KVDD的作用来看,KVDD的绝对值越小,对电源噪声的影响就越小。由上述分析可知,除了包含变容二极管电路的模块,有机会让KVDD为正值,其余的模块KVDD都是负的。但是，主变容二极管电路因为还涉及到压控振荡器增益(KVCO)的要求,无法针对电源推压去优化。
如图2所示，电源推压补偿电路的第三二极管DC,1、第四二极管DC,2的阳极接到偏置电压V,偏置电压V由电源电压VDD分压,分压比为A,则V＝VDD*A；电源推压补偿电路偏压供电电压VBIAS3也由电源电压VDD分压,假设分压比为B,则VBIAS3＝VDD*B.在B>A的前提下.调整不同A和B的值可以得到不同的正值电源推压值。
调整电源推压补偿电路偏压供电电压VBIAS3,可以得到不同的正值电源推压值，经过图5所示的调整和选取过程，可以把压控振荡器整体的电源推压降到最低,同时使电源噪声的影响降到最低。
如图5所示，电源推压补偿电路初始的偏压供电电压为VBIAS3(0),LC压控振荡器初始的电源推压KVDD(0)。设定调整的次数为M。
对电源推压补偿电路的偏压供电电压VBIAS3进行调整，每调整一次电源推压补偿电路的偏压供电电压为VBIAS3，计算一次LC压控振荡器的电源推压KVDD，计算电源推压KVDD的过程如下；
设定电源电压VDD＝VDD1,获取LC压控振荡器的输出频率f1；
设定电源电压VDD＝VDD2,获取LC压控振荡器的输出频率f2；
电源推压KVDD＝(f2-f1)/(VDD2-VDD1)。
对电源推压补偿电路的偏压供电电压VBIAS3进行M次调整，可以得到M个电源推压KVDD，其中绝对值最小的一个电源推压KVDD所对应的电源推压补偿电路的偏压供电电压VBIAS3作为电源推压补偿电路的偏压供电电压VBIAS3优选值。
Claims (8)
1.一种LC压控振荡器，包括LC振荡回路和交叉耦合有源模块，LC振荡回路包括电感、主变容二极管电路和粗调电容器组，交叉耦合有源模块、电感、主变容二极管电路和粗调电容器组并联耦合到压控振荡器的两个输出端之间，其特征在于，LC振荡回路包括电源推压补偿电路，电源推压补偿电路并联耦合到压控振荡器的两个输出端之间。
2.根据权利要求1所述的LC压控振荡器，其特征在于，电源推压补偿电路包括至少一个电源推压补偿单元电路，电源推压补偿单元电路包括第三二极管、第四二极管、第三电容、第四电容、第三电阻和第四电阻，第三二极管的阳极与第四二极管的阳极相互连接，并接电源电压的输入端；第三二极管的阴极通过第三电容接电源推压补偿电路的第一并联耦合端，第四二极管的阴极通过第四电容接电源推压补偿电路的第二并联耦合端；第三电阻的第一端接第三二极管的阴极，第四电阻的第一端接第四二极管的阴极；第三电阻的第二端和第四电阻的第二端相互连接，并接电源推压补偿电路偏压供电电压的输入端。
3.根据权利要求2所述的LC压控振荡器，其特征在于，电源推压补偿电路包括复数个所述的电源推压补偿单元电路，复数个所述的电源推压补偿单元电路并接。
4.根据权利要求1所述的LC压控振荡器，其特征在于，主变容二极管电路包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻，第一二极管的阳极与第二二极管的阳极相互连接，并接压控振荡器的电压信号输入端；第一二极管的阴极通过第一电容接主变容二极管电路的第一并联耦合端，第二二极管的阴极通过第二电容接主变容二极管电路的第二并联耦合端；第一电阻的第一端接第一二极管的阴极，第二电阻的第一端接第二二极管的阴极；第一电阻的第二端和第二电阻的第二端相互连接，并接主变容二极管偏压供电电压的输入端。
5.根据权利要求1所述的LC压控振荡器，其特征在于，所述的粗调电容器组为可切换电容数组，可切换电容数组包括复数个并联的可切换电容单元电路和切换电路，切换电路包括切换信号输入端。
6.根据权利要求5所述的LC压控振荡器，其特征在于，可切换电容单元电路包括开关管、第五电容、第六电容、第五电阻和第六电阻，第五电容的第一端与第六电容的第一端通过开关管连接，开关管的控制端接控制电压的输入端；第五电容的第二端接粗调电容器组的第一并联耦合端，第六电容的第二端接粗调电容器组的第二并联耦合端；第五电阻的第一端接第五电容的第一端，第六电阻的第一端接第六电容的第一端；第五电阻的第二端和第六电阻的第二端相互连接，并接偏压供电电压的输入端。
7.根据权利要求6所述的LC压控振荡器，其特征在于，所述的开关管为MOS管，MOS管的栅极接所述的控制电压输入端。
8.根据权利要求1所述的LC压控振荡器，其特征在于，所述交叉耦合有源模块为NMOS和PMOS的交叉对管结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122070372.XU CN215773047U (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种lc压控振荡器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122070372.XU CN215773047U (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种lc压控振荡器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN215773047U true CN215773047U (zh) | 2022-02-08 |
Family
ID=80082093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202122070372.XU Active CN215773047U (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种lc压控振荡器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN215773047U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113922759A (zh) * | 2021-08-31 | 2022-01-11 | 北京北斗华大科技有限公司 | 一种lc压控振荡器 |
-
2021
- 2021-08-31 CN CN202122070372.XU patent/CN215773047U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113922759A (zh) * | 2021-08-31 | 2022-01-11 | 北京北斗华大科技有限公司 | 一种lc压控振荡器 |
| CN113922759B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-07-26 | 北京北斗华大科技有限公司 | 一种lc压控振荡器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3350040B2 (ja) | 温度補償型発振器 | |
| US7978017B2 (en) | Control voltage generator for a clock, frequency reference, and other reference signal generator | |
| US8093958B2 (en) | Clock, frequency reference, and other reference signal generator with a controlled quality factor | |
| CN113612445B (zh) | 一种温度补偿lc压控振荡器 | |
| US8076986B2 (en) | Switching capacitor generation circuit | |
| US7564318B2 (en) | Switch capacitance and varactor banks applied to voltage controlled oscillator having constant frequency tuning sensitivity | |
| KR101575775B1 (ko) | 낮은 위상 잡음 ｖｃｏ에서의 온도 보상 및 대략 튜닝 뱅크 스위치들 | |
| CN101546984B (zh) | 振荡器和用以稳定环形振荡器中的振荡的偏置电路及方法 | |
| US20090146751A1 (en) | Clock, Frequency Reference, and Other Reference Signal Generator | |
| US20080104435A1 (en) | Clock Generator, Timing and Frequency Reference with Crystal-Compatible Power Management | |
| US20090146750A1 (en) | Common Mode Controller for a Clock, Frequency Reference, and Other Reference Signal Generator | |
| US20090146748A1 (en) | Amplitude Controller for a Clock, Frequency Reference, and Other Reference Signal Generator | |
| US8710930B2 (en) | Differential ring oscillator and method for calibrating the differential ring oscillator | |
| CN101176254A (zh) | 分立时钟发生器和/或定时/频率参考 | |
| CN101826872A (zh) | 含改进lc压控振荡器的锁相环集成电路 | |
| CN215773047U (zh) | 一种lc压控振荡器 | |
| CN113922759B (zh) | 一种lc压控振荡器 | |
| CN110011644B (zh) | 一种环形振荡器 | |
| US8217728B2 (en) | LC voltage-controlled oscillator | |
| US7230503B1 (en) | Imbalanced differential circuit control | |
| CN112953464A (zh) | 一种低功耗大带宽高分辨率低相位噪声数控振荡器 | |
| CN113395042B (zh) | 一种高频低功耗低抖动压控振荡器 | |
| CN112953396B (zh) | 一种变容压控振荡器及集成电路 | |
| JP4870894B2 (ja) | 温度補償型発振器 | |
| CN217770031U (zh) | 一种温度补偿lc压控振荡器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |