TW201134086A - Injection-locked frequency divider/doubler using switched cross-coupled transistors - Google Patents

Injection-locked frequency divider/doubler using switched cross-coupled transistors Download PDF

Info

Publication number
TW201134086A
TW201134086A TW99108099A TW99108099A TW201134086A TW 201134086 A TW201134086 A TW 201134086A TW 99108099 A TW99108099 A TW 99108099A TW 99108099 A TW99108099 A TW 99108099A TW 201134086 A TW201134086 A TW 201134086A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pair
transistors
frequency
coupled
injection
Prior art date
Application number
TW99108099A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI411221B (zh
Inventor
Sheng-Lyang Jang
Cheng-Chen Liu
Chia-Nan Hung
Original Assignee
Univ Nat Taiwan Science Tech
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Nat Taiwan Science Tech filed Critical Univ Nat Taiwan Science Tech
Priority to TW99108099A priority Critical patent/TWI411221B/zh
Publication of TW201134086A publication Critical patent/TW201134086A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI411221B publication Critical patent/TWI411221B/zh

Links

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

201134086 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種注入鎖定除頻/倍頻器,尤其是有關 於一種使用父錯麵合切換電晶體(switched cross-coupled transistor)之注入鎖定除頻/倍頻器〇 【先前技術】 口目前注入鎖定除頻器與倍頻器,大部分係使用兩種不同電 路架構,而其等之兩種功能函數皆可以使用在鎖相迴路中。除 頻器疋由壓控振盪器(v〇ltagec〇ntr〇lled 〇sciiiat〇r, vc〇)作 ,電路=核心電路,並搭配注人電晶體所構成,以實現注入鎖 =頻―器電路。而大部份的倍頻關使用濾波器來與放大器結 σ、貫現乘一、乘二等功能。由於寬頻帶的據波器不易實現, 因此〜如何實現寬頻的倍頻器係為目前所遭遇到的瓶頸,而注 入鎖定除郎電路也會酬較範圍較窄_題。另外,無論 器或倍頻器都面臨了鎖定頻率範圍不足以及功率消耗 …^如何解決此等問題,収目前極須克服的重點。 」知技術中之注人敎除頻器的注入鎖定範圍係偏 成實際應用設計上關題,其常見的解決方法是在 加:電晶體之汲極處,接上並聯多組電晶體與電容串連形 刀換電晶體來改變電路整體之電容值,以得 點是財:率可調範圍’並達到寬注入鎖定除頻範圍,其之缺 盥放大頻率無法達^高頻之要求。倍頻11乃是由濾、波器 路來決定、二,它的倍頻範圍則需減波器之頻寬與寬匹配網 、,其之設計相對困難…般寬頻帶的渡波器,將會使 201134086 用到較夕的離散電感凡件’而使得晶片面積增加,再加上寬頻 的匹配為路也會使用較多的電感,因此增加了晶片的製作成 本並導致實用性不南。其之解決技術是採用微帶線來取代一 般的離=元件,來減少晶片面積與成本。 比、^ S知之向頻類比直接注人鎖定除頻器之的核心電路
旮以壓控振盛器及注入雪B 及主電阳體所構成。在傳統之偶數模數與奇 ㈣數的除頻n中’其之常見的壓控振盪器種類有:⑷考畢 兹(C〇lpittS)’(b)哈特萊(Hartley),(C)交錯耦合 (C讎-c—ed),⑷克萊(CUpp),及(e)阿姆斯壯 (Armst職g)。偶數模數的除頻器之注入方式則有:(a)尾端 注入,與(b)共振槽注入。 圖入為1知之尾知注入(tail injecti〇n)除頻器之電路 圖。該除頻器係為一除二電路l〇a,其主要包括一壓控振盪器 11a,以及一注入電晶體M12a。該壓控振盪器lla更包括一對 交錯耦合電晶體Mila’以及一由一對電感LUa與一對可變電 容Clla所構成之一 LC共振槽LClla。該注入電晶體Μ12&之 汲極,係耦接至該對交錯耦合電晶體Mlla之源極。該共 振槽LClla係與該對交錯耦合電晶體Mlla之汲極耦接,並且 使得該壓控振盪器lla透過一對緩衝器i3a輸出。 圖一 B則為習知之直接注入除頻器之電路圖。該除頻器係 為一除二電路l〇b,其主要包括一壓控振盪器Ub, w ' Μ及一注 入電晶體M12b。該壓控振盪器lib更包括一對交錯輕人曰 體Mllb,以及一對電感Lllb與一對可變電容cUb ° 邮 —LC共振槽LC 11 b。該注入電晶體mi2b之沒極與源極,係 分別耦接至該對交錯耦合電晶體Mllb之没極。該Lc共振槽 201134086 LCl lb係與該對交錯耦合電晶體Ml lb之汲極耦接,並且使得 該壓控振盪器lib透過一對緩衝器13b輸出。 一般的奇數注入鎖定除頻器,其之注入方式可以分為單端 注入與差動注入兩種。圖二係為習知之單端直接注入鎖定除頻 ^ 器之電路圖。該除頻器係為一除三電路20,其主要包括一壓 控振盪器21,以及一注入電晶體M23。該壓控振盪器21更包 括一對互補式電晶體M21與M22,以及一由電感L21與一對 可變電容C21所構成之一 LC共振槽LC21。注入電晶體M23 • 係將外部訊號導入,與壓控振盪器21進行混波後得到除三的 函數,並且透過緩衝器23輸出。 圖三A與圖三B則為兩種習知的差動注入架構,其中圖 三A係為習知的並聯型差動注入鎖定除頻器之電路圖,而圖 三B係為習知串聯型差動注入鎖定除頻器之電路圖。在圖三A 中,該除頻器係為一除三電路30a,其主要包括一壓控振盪器 31a,以及一對注入電晶體M32a。該壓控振盪器31a更包括一 對交錯耦合電晶體M31a,以及一對電感L31a與一對可變電容 • C31a所構成之一 LC共振槽LC31a。該對注入電晶體M32a係 ' 分別與該對交錯耦合電晶體M31a並聯。該LC共振槽LC31a • 係與該對交錯耦合電晶體M31a之汲極耦接,並且使得該壓控 振盪器3 la透過一對缓衝器33a輸出。在圖三A中,由於多加 入了兩個並聯在交錯耦合路徑上之注入電晶體M32a,而增加 了兩個電流路徑,並導致該電路架構之電流大幅增加,使其整 體電路的功耗上升。另外,由N通道金氧半場效電晶體M31a 之交錯耦合方式產生負電阻,主要是用來抵消負載電感L31a、 可變電容C31a之等效内阻,而使得振盪器31a得以持續振盪, 5 201134086 而可變電容C3 la除了可改變核心電路之頻率外,也增加了注 入鎖定的頻率範圍。注入源電路係由兩個N通道金氧半場效 電晶體(NMOSFET) M32a所組成,其等主要可以將外部注入 訊號導入核心電路來進行混波,最後一級電路為緩衝器33a, 其主要可以避免與核心電路之輸出端造成的負載效應。 另外,圖三A之除三原理為(NMOSFET) M32a之閘極注 入三倍的本地振盪頻率(3fo),且壓控振盪器31a可以產生本 地振盪頻率f〇,由於(NMOSFET)M31a之非線性元件的特性, 並使(NM0SFET)M31a之汲極端頻率含有2fo成分,經過3f〇 與2fo的混波使得缓衝器輸出得到f〇,而達成電路除三的效果。 同理,在圖三B中,該除頻器係為一除三電路30b,其主 要包括一壓控振盪器31b,以及一對注入電晶體M32b。該壓 控振盪器31b更包括一對交錯耦合電晶體M31b,以及一對電 感L31b與一對可變電容C31b所構成之一 LC共振槽LC31b。 該對注入電晶體M32b係分別與該對交錯耦合電晶體M31b串 聯。該LC共振槽LC31b係與該對交錯耦合電晶體M31b之汲 極辆接’並且使得該壓控振盪器31b透過一對緩衝器33b輸 出。由於〉主入電晶體M32b係疊接在交錯耦合路徑上,以達到 注入鎖定的方式’如此其將可以大大改善了圖三A電路之電 流大幅增加的問題,但由於其之電路架構採用疊接(cascode) 的方式’是以其會增加頭部電壓,也因而而造成其無法於較低 之電壓下工作’因此’其需要較高的電源電壓來驅動電路。關 於電路動作與除頻原理係與圖三A相似,且在目前習知之圖 三A或圖三B中也可當倍頻器來使用。 般習知的倍頻器係如圖四所示。在該倍頻器40中,電 201134086 ,s' 、電各C41係用來作為注入源之輸入匹配網路,電感 L42 雷办 六 令42係可以作為二倍頻的匹配網路、電感l43與電 谷C43可以作為濾波器,M41與電晶體可以作為放大器 2該倍頻器40之設計原理是導入注入訊號,透過電晶體 的非線性來產生其他諧波項次,利用L43、C43濾波基本 位=留〜切波’電晶體M42再將二找波項放大,以得 到倍頻的效果。
的電討論可知,#之除頻^與倍頻器,可以使用不同 、、主入.巾本發明係提供""種使帛交㈣合切換電晶體之 合在-^除頻/倍頻^ ’並將除頻器與倍頻器兩種功能函數結 電路中’進而提尚電路的實用性,降低產品成本。 【發明内容】 本發明提供—種制交_合切換電晶體之注入鎖定除 倍頻器,以將除頻器與倍頻器兩種功能函數結合在一個電 路中,進而提高電路的實用性,降低產品成本。 曰触在Γ具體實施射’本發明提供—種使用交錯輕合切換電 2之主入鎖疋除頻/倍頻器,其包括:一壓控振盤器,其包 - L(J共振槽以及—對交錯耗合電晶體;以及—對注入電晶 ㈣Ϊ等係分別耦接至該壓控振盪器之兩端;其中,該LC共 摄=與該對X純合電晶體之汲極输,並且使得該壓控振 •1态透過一對緩衝器輪出。 二另-具體實施例中,本發明提供—種制交_合切換 器,其包括-第-其包括:—第—壓控振盈 >、振槽以及一對第一交錯麵合電晶體; 7 201134086 一第二壓控振盪器,其包括一第二LC共振槽以及一對第二交 錯耦合電晶體;一對第一耦合電晶體與一對第二耦合電晶體, 該對第一耦合電晶體係與該對第一交錯耦合電晶體並聯,該對 第二耦合電晶體係與該對第二交錯耦合電晶體並聯,而且該對 第一耦合電晶體之閘極係分別連接至該對第二耦合電晶體之 汲極,且該對第二耦合電晶體之閘極係分別連接至該對第一耦 合電晶體之汲極;以及一對第一注入電晶體與一對第二注入電 晶體,該對第一注入電晶體係以源極耦接至該對第一交錯耦合 電晶體之閘極,並且以汲極耦接至該對第一交錯耦合電晶體之 汲極,該對第二注入電晶體係以源極耦接至該對第二交錯耦合 電晶體之閘極,並且以汲極耦接至該對第二交錯耦合電晶體之 汲極;其中,該第一 LC共振槽係與該對第一交錯耦合電晶體 之汲極耦接,並且使得該第一壓控振盪器透過一對第一緩衝器 輸出,該第二LC共振槽係與該對第二交錯耦合電晶體之汲極 耦接,並且使得該第二壓控振盪器透過一對第二緩衝器輸出。 【實施方式】 為使貴審查委員能對本發明之特徵及功能有更進一步的 認知與瞭解,茲配合圖式詳細說明如後。 在本發明中,當入射源頻率為fo輸入後,因訊號源電路 之非線性產生頻率為mfinj的輸出訊號,此mfinj訊號與頻率為 f〇輸出訊號,並在振盪器之電晶體產生非線性混波,而造成頻 率fo之輸出訊號,所以非線性混波結果將會滿足關係式 |mfinj±nfo| = f。,m、n=整數。當 2f〇-2finj=f〇 成立時,f〇=2finj 可得倍 頻訊號輸出。當finj-f〇=f〇,f〇=finj/2可得除頻訊號輸出。 201134086 ^發明之電路視注入訊號的方式而定,可以分別用來做為 二頻器或疋倍頻器使用。其在作為倍頻器時,可應用於低速鎖 CPLL)中的vCC) ’使用倍頻後的頻率可當成混波器之 地振盈頻率’來進行混波。若是作為除頻器時,則可用在高 速的頻率合成器中的預除器,並藉由WO輸出頻率經除頻後 的相位來與参考訊號相⑽比較,錢喊城之相位能追隨 參考訊號的相位,通常在頻率合成器中大多的功耗都落在壓控 振盈器與除頻器’因此本發明在設計時,使用—階層的電晶體 來=善兩者之功耗^了日後能與頻率合成器整合並應用在低 /高速系統中,倍頻/除頻器的模數必須提高才能跟著提高 RF收發機的效能。並在製程不斷進步,而使得在供應電壓不 斷下降’同時電路亦可保持原有的功能下,低功率、低電壓亦 成為電路訴求的目標之一,本設計可應用到8〇2 Ua/b/g或 甚至更高頻之通訊產品上。 因此’本發明將藉由,而不局限於,以下實施例來說明本 發明之精神與要義。 為達成前述之技術,圖五所示者係為本發明之倍頻/除頻 器的電路圖。在圖五中,該倍頻/除頻器5〇包括有:一壓控 振盪器51以及一對注入電晶體M52。該壓控振盪器η包括: LC共振槽LC51以及一對交錯耦合電晶體M51。該對注入 晶體M52係分別耦接至該壓控振盪器51之兩端。°該[^共振 槽lc51係與該對交錯麵合電晶體M51輕接,並且使得該壓押 振盛器51透過-對缓衝器53輸出。在倍頻/除頻器%中: 壓控振1器51係利用該對交錯輕合電晶體Msi (如電感、可變電容)作為注入鎖定倍頻/除頭器之電路主 201134086 體。該對注人電日日日體M52係提供注人訊號導人壓控振盪器51 的注入媒介’以構成完整之注人鎖^除頻器/倍頻器。緩衝器 53係主要避免與壓控振”S1之輪出所造糾貞載效應。 利用圖五的電路设計’當注入訊號由訊號源注入, 且壓控振盈器的自然振盈頻率(D接近注入訊號(nf〇)的 η分之一(1/n)時,則注入鎖定除頻器即可得到一(f〇)訊 號輸出。例如:當n=l/3、1/2時,電路可當成乘三、乘二 電路;當n=1、2、3時’電路可當成除-、除二、除三電路。 但若壓控振盪器之自_盤頻率(w)與注人訊號頻率(nf〇) 相距過大的話’則注人鎖定除頻器/倍頻器無法被鎖定,因此, 無法輸出(f。)正確的頻率喊。其注人鎖定範圍之比例值 (Locking-Range %)計算方法為,最高輸入且可被鎖定之頻 率(f〇H)’減去最低輸入且可被鎖定之頻率.(f〇L),而後將其 值再除以f0H與f0L之平岣值頻率,即是(L〇cking_Range %=[(f〇H-f〇L) / (f0H+f0L) /2])。在電路設計中,期望此注 入鎖定範圍之比例值越大越好。 μ本發明之特點是結合除頻/倍頻功能,且除/倍頻的頻率 量濾波器的製作與匹配網路的設計,鎖頻範圍完全 耗為重要考量的前提下,本早且容易實現。在降低功 為-組交油合電晶體對;^路係使用—階層電晶體’即 成,但本發明不使㈣、、卜般倍頻歧用濾波器與放大器組 倍頻器,另-方面由:其益:所以能夠快速且容易的設計高頻 頻率乃是可變動的,教、“壓控雜11作為核心,因此它的 頻器電路。為了結合除艇用/主人鎖定之概念來達到寬鎖頻的倍 …”倍頻H兩種不同的功能函數’故 201134086 其皆採用直接注人•的方法來達成。 如圖六所示為本發明第一且 電路圖’與習知之不同點為、實施例之倍頻/除頻器之 電晶體置於交相耦合交錯就源電路的部分,採取注入 可使注入職源之電晶體^肖^=達到注人較,此作法 壓。詳而言之,在圖六中, /;IL功率,且不增加頭部電 控振盪器61以及一對生Α 。頻〆除頻器60包括有:一壓 ,共振槽LC6=:=62。該壓控《心 電晶體鳩2係以源極晶體m61。該對注入 倍頻/除頻器60中,該 日曰體M61之及極。在 =對:變電容⑶’其與該對二6=包二:電感㈤ 輪接,並且使得襲控振盪器 電,體職之沒極 對注入電日日日體M62係提供注人訊號導·、㈣器《輪出。該 媒介,簡成完整之注人鎖定除頻 ^顧器61的注入 要避免與壓控振盪器61 '所σ頻益。緩衝器63係主 當注入電晶體負載效應。 =號時’該倍頻,除頻器二之 路,反之,當注入電晶發贿注入相位差八=倍頻/除頻電 ::號時,則該倍頻,除頻器6〇之開關切::180 ±3°。之差 康在圖六中’由-組交錯一道=二=效果。 產生負電阻’抵消共振槽之電感L6卜可變雷J政電晶體M61 阻,並讓電路得以持續振盈,進而大幅 奋C61之等效電 路電流大幅增加,以及圖三㈣示之善圖三A所示之電 *,、、法工作於較低之電 11 201134086 壓的問題,同時其之注入之鎖定範圍也較圖三A與圖三B所 示之電路大’功率的消耗也較小。此外,可變電容C6i除了可 改變核心電路之頻率外,也增加了注入鎖定頻率的範圍。 在本具體實施例中,緩衝器63可為CMOS緩衝器、沒極 開路(OpenDrain)缓衝器或源極開路(〇penS〇urce)緩衝器。 在本具體實施例中’該壓控振盪器61係透過一電流源M6〇以 連接至一電源VDD ’以控制該除頻/倍頻器之功耗。 圖七係為本發明第二具體實施例之倍頻/除頻器之電路 圖。在圖七中’該倍頻/除頻器70包括有:一第一壓控振盪 器71a與一第二壓控振盪器71b、一對第一輕合電晶體M73a 與一對第二搞合電晶體M73b、以及一對第一注入電晶體M72a 與一對第二注入電晶體M72b。該第一壓控振盪器71a包括一 第一 LC共振槽LC71a以及一對第一交錯耗合電晶體M71a ; 該第二壓控振盪器71b包括一第二LC共振槽LC71b以及一對 第二交錯耦合電晶體M71 b。該對第一注入電晶體]y[72a係以 源極耦接至該對第一交錯耦合電晶體M71a之閘極,並且以沒 極耦接至該對第一交錯耦合電晶體M71a之汲極。同理,該對 第二注入電晶體M72b係以源極耦接至該對第二交錯搞合電晶 體M71b之閘極,並且以汲極耦接至該對第二交錯麵合電晶體 M71b之汲極。該第一 LC共振槽LC71a係與該對第一交錯耦 合電晶體M7 la之沒極柄接’並且使得該第·—壓控振盪器71a 透過一對第一缓衝器73a輸出。同理’該第二LC共振槽LC71b 係與該對第二交錯耦合電晶體M71b之汲極耦接,並且使得該 第二壓控振盪器71b透過一對第二緩衝器73b輸出。該對第一 耦合電晶體M73a係與該對第一交錯耦合電晶體M71a並聯。 12 201134086 同理’該對第二耦合電晶體M73b係與該對第二交錯耦合電晶 體M71b並聯。其中,該對第一耦合電晶體M73a之閘極係分 別連接至該對第二耦合電晶體M73b之汲極B1與B2,且該對 第二耦合電晶體Μ 7 3 b之閘極係分別連接至該對第一耦合電晶 體]VI73a之>及極Ai與A2。 在倍頻/除頻器70中,第一 LC共振槽^^^與該第二 LC共振槽LC7lb各包括一對電感L7ia與mb、與一對可變 電,C71a與C7lb’其係分別與該對第一交錯耦合電晶體M71a ^ »亥對第一交錯耦合電晶體M71b之汲極耦接,並且分別透過 該對第-緩衝器73a與該對第二緩衝器73b輸出。該對第一注 ==體M72a與該對第二注人電晶體M72b,係為將注入訊 =導入第一壓控振盪11 71a與第二壓控振1器7ib的注入媒 構成完整之注人骸除頻器/倍頻器。第―緩衝器m 第一二緩衝器咖主要可以分別避免與第-壓控振盪器71a與 一垒控振盪器71b之輸出所造成的負载效應。 料上述之第-耦合電晶體M73a、第4合電晶㈣咖 ==合電晶體職、第二交錯麵合電晶體議相 相卿廿5目訊’-注入電晶體M72b注入第二同 相訊唬,並且第一同相訊號與第二 仵镅Λ 一问相訊號相差180。時,該 ==除觀7〇可用來做為偶數之倍頻/除 主入電晶體M72a注入相位差為18〇。 田第 入電晶體M72b注人相位差為18G^第—差動訊號’第二注 差動訊號與第二差動訊號相差9G。時第二差動訊號,而且第一 可用來做為奇數之倍頻/除頻電路該倍頻/_器70則 13 201134086 在圖七中,該對第一交錯耦合電晶體M71a與該對第二交 錯耦合電晶體M71b會產生負電阻,而抵消負載電感L71a與 L71b、可變電容C71a與C71b之等效電阻。此外,可變電容 C71a與C71b除了可改變電路之頻率外,也增加了注入鎖定頻 率的範圍。 在本具體實施例中,第一缓衝器73a與第二緩衝器73b可 為CMOS緩衝器、汲極開路緩衝器或源極開路缓衝器。 在本發明中的注入電晶體之電路組態,除了第一與第二具 體實施例中所述者,亦可以有其他變化。例如,如圖八所示之 第三具體實施例,以實現一種除偶數的除頻器電路。在圖八A 中之除頻器電路80a中,一對交錯耦合電晶體M81a、一電感 L81a、一對可變電容C81a會構成一個P型壓控振盪器,而使 得電路在一頻率f〇下振盪。耦合電晶體M83a〜M86a會構成一 被動混波器,而將耦合電晶體M83a〜M86a的閘極注入之2fo, 與一對注入電晶體M82a汲極上fo(即壓控振盪器的輸出)進行 混波,於該對注入電晶體M82a之閘極可獲得fo之訊號。此時 該對注入電晶體M82a是用來作為放大器使用,以放大fo之訊 號,進而達到注入鎖定除偶數之除頻器電路。在圖八B之除頻 器電路80b中,其之動作原理係與圖八A相同,兩個電路之 差異在於,圖八B之壓控振盪器係具有一個並聯式的LC共振 槽;圖八A之壓控振盪器則具有一個串聯式的LC共振槽。 在本發明中的注入電晶體之電路組態,除了第一、第二與 第三具體實施例中所述者,亦可以有其他變化。例如,在第四 具體實施例中,如圖九所示,以實現一種除奇數的除頻器電 路。在圖九A中之除頻器電路90a中,一對交錯耦合電晶體 14 201134086 M91a、一對電感L91a、一對可變電容C91a構成一個N型壓 控振盈器’使得電路振盪在一頻率f〇。耦合電晶體M93a~M96a 構成一被動混波器。本電路需經過兩次混波。首先,電晶體 M94a與M96a在此係被用來作為一第一混波器,於電晶體 M94a與M96a的閘極注入3f〇與該對交錯耦合電晶體Μ9ΐ&汲 極上fo(即壓控振盪器的輸出)進行混波’於電晶體M94a與 M96a之汲極可獲得2f〇之訊號。同時,也注入外部訊號回饋
到電晶體M93a與]V[95a的閘極端,此處電晶體M93a與M95a 構成第二個混波器,以進行第二次的訊號混波,於該對注入電 晶體M92a之閘極得到—fQ之訊號^此時,該肚入電晶體 M92a是為放大n使用,以放大f。之訊號,進而達到注入鎖定 除奇數之除頻H電路。在圖九B中之除頻器電路娜中,其混 波器之動作原理與圖九A相同,兩個電路之差異在於,圖九B 之壓控振係具有_個並聯式的LC共振槽;圖九A之壓控 振盡器則具有—個串聯式的LC共振槽。
/圖十係為s知技術與本發明之特性比較圖。其中,圖十A 係為!♦技術之人射功率與入射頻率之特性圖 ,而圖十B為本 發月射力率與入射頻率之特性圖。明顯地,本發明可以有 低力率/主人鎖疋的此力。並藉由核心電路與訊號源注入電路間 的訊號混波,來完成俾艏/ & ^ 项1 °頻/除頻效果,同時調整VTUNE電壓 將可增加注入鎖定除储的 ..._ 的範圍與振盡頻率。由於通訊產業發展 快速,積體電路應用在盔續 n A …、線通矾曰益普遍,在設計上為了達到 农佳的數位及類比系統Μ入、,/ ^ ^ 〇必項考量幾個重點,譬如低電壓、 低功率漓耗以及高效能,糞 ^ T ^ Λ ^ - 基於夕項要素之考量,因此本發明提
供了直接注入鎖定倍頻/W ' /除頻電路’其除了具有低功率消耗 15 201134086 外,其他優勢更利於日後能與頻率合成器整合應用在低/高速 系統中,以提高RF收發機的效能。 綜上所述,當知本發明係提供一種使用交錯耦合切換電晶 體之注入鎖定除頻/倍頻器,將除頻器與倍頻器兩種功能函數 結合在一個電路中,提高電路的實用性,降低產品成本。故本 發明實為一富有新穎性、進步性,及可供產業利用功效者,應 符合專利申請要件無疑,爰依法提請發明專利申請,懇請貴審 查委員早曰賜予本發明專利,實感德便。 惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,並非用來 限定本發明實施之範圍,即凡依本發明申請專利範圍所述之形 狀、構造、特徵、精神及方法所為之均等變化與修飾,均應包 括於本發明之申請專利範圍内。 16 201134086 【圖式簡單說明】 圖 A係為習知之尾端注入(tail-injection )除頻器之電路圖; 圖一 B係為習知之直接注入除頻器之電路圖; 圖二係為習知之單端直接注入鎖定除三除頻器之電路圖; 圖三A係為習知並聯型差動注入鎖定除頻器之電路圖,· 圖二B係為習知串聯型差動注入鎖定除頻器之電路圖; 圖四係為習知倍頻器之電路圖;
圖五係為本發明之注人鎖定除頻,倍頻器的電路圖; 圖六係為本發明第—具體實施例之倍頻/除頻器之電路圖; 圖七係為本發明第二具體實施例之倍頻/除頻器之電路圖; 圖九(A),⑻係為本發明第四具體實施例除 回及 圖十⑷,⑼係為習知技術與本發明之特性比較=電路圖’以及 【主要元件符號說明】 10a 除二電路 11a 壓控振盪器 Lila 電感 Clla 可變電容 LClla LC共振槽 Mila 交錯耦合電 M12a 注入電晶體 13a 緩衝器 10b 除二電路 lib 壓控振盪器 17 201134086
Lllb 電感 Cllb 可變電容 LCllb LC共振槽 Mllb 交錯耦合電晶 M12b 注入電晶體 13b 缓衝器 20 除三電路 21 壓控振盪器 L21 電感 C21 可變電容 LC21 LC共振槽 M21 > M22 互補式電晶體 M23 注入電晶體 23 缓衝器 30a 除三電路 31a 壓控振盈器 L31a 電感 C31a 可變電容 LC31a LC共振槽 M31a 交錯耦合電晶 M32a 注入電晶體 33a 缓衝器 30b 除三電路 31b 壓控振盪器 L31b 電感 18 201134086 C31b LC31b M31b M32b _ 33b 40 L41〜L44 C, C41〜C45
• M41 〜M42 R 50 51 LC51 M51 M52 53 φ 60 ' M60 • 61 L61 C61 LC61 M61 M62 63 可變電容 LC共振槽 交錯耦合電晶體 注入電晶體 缓衝器 倍頻器 電感 電容 電晶體 電阻 倍頻/除頻器 壓控振盪器 LC共振槽 交錯耦合電晶體 注入電晶體 缓衝器 倍頻/除頻器 電晶體 壓控振盪器 電感 可變電容 LC共振槽 交錯耦合電晶體 注入電晶體 缓衝器 19 201134086 70 四相位之倍頻/除頻器 71a、71b 壓控振盪器 L71a、L71b 電感 C71a、C71b 可變電容 M71a ' M71b 交錯耦合電晶體 M72a、M72b 注入電晶體 M73a、M73b 耦合電晶體 73a、73b 缓衝器 80a、80b 除頻器 L81a、L81b 電感 C81a、C81b 可變電容 M81a、M81b 交錯耦合電晶體 M82a、M82b 第二級注入電晶體 M83a~M86a 第一級注入電晶體 M83b 〜M86b 耦合電晶體 90a、90b 除頻器 L90a,L91a、L91b 電感 C91a、C91b 可變電容 M91a、M91b 交錯耦合電晶體 M92a ' M92b 第二級注入電晶體 M93a~M96a 第一級注入電晶體 M93b 〜M96b 第一級注入電晶體
20

Claims (1)

  1. 201134086 七、申請專利範圍: 1. 一種注入鎖定除頻/倍頻器,包括: 壓控振盈器’其包括—lC共振槽以及一對交錯轉合電 晶體;以及 • 一對/主入電晶體,其係分別耦接至該壓控振盈器之兩端; 其中,該Lc共振槽係與該對交錯耦合電晶體之汲極耦接, 並且使得該壓控振盪器透過一對緩衝器輸出。 2. 如申請專利範圍第1項所述之注入鎖定除頻/倍頻器,其中 * 豸Lc共振槽包括—對電感與—對可變電容,其中該對電 感與該對可變電容係為並聯連接。 3. 如申請專利範圍第丨項所述之注人敎除頻/倍頻器,其中 »亥緩衝器可為CM〇s緩衝器、沒極開路(〇卿仏也) 缓衝器或源極開路(〇pen s〇urce )緩衝器。 4·如申請專利範圍第1項所述之注人鎖定除頻/倍頻器,其 中該對注入電晶體係以源極耦接至該對交錯耦合電晶體 之閘極,並且以汲極耦接至該對交錯耦合電晶體之汲極。 β 5•如申請專利範圍第1項所述之注入鎖定除頻/倍頻器,其中 該壓控振盪器係透m原以連接至—電 • 頻/倍頻器之功耗。 控制 6·如申明專利範圍第i項所述之注人鎖定除頻/倍頻器,其中 該LC共振槽包括一電感與一對可變電容’其中該電 該對可變電容係為串聯連接。 、〃 7.如申明專利知*圍第1項所述之注入鎖定除頻/倍頻器,其中 該LC共振槽包括一電感與一對可變電容,其中該電感與 該對可變電容係為並聯連接。 21 201134086 8. 如申請專利範圍第1項所述之注入鎖定除頻/倍頻器,其中 該LC共振槽包括一對電感與一對可變電容,其中該對電 感與該對可變電容係為串聯連接。 9. 一種注入鎖定除頻/倍頻器,包括: 一第一壓控振盪器,其包括一第一 LC共振槽以及一對第 一交錯耦合電晶體; 一第二壓控振盪器,其包括一第二LC共振槽以及一對第 二交錯耦合電晶體; 一對第一耦合電晶體與一對第二耦合電晶體,該對第一耦 合電晶體係與該對第一交錯耦合電晶體並聯,該對第二 耦合電晶體係與該對第二交錯耦合電晶體並聯,而且該 對第一耦合電晶體之閘極係分別連接至該對第二耦合 電晶體之汲極,且該對第二耦合電晶體之閘極係分別連 接至該對第一耦合電晶體之汲極;以及 一對第一注入電晶體與一對第二注入電晶體,該對第一注 入電晶體係以源極耦接至該對第一交錯耦合電晶體之 閘極,並且以汲極耦接至該對第一交錯耦合電晶體之汲 極,該對第二注入電晶體係以源極耦接至該對第二交錯 耦合電晶體之閘極,並且以汲極耦接至該對第二交錯耦 合電晶體之汲極; 其中,該第一 LC共振槽係與該對第一交錯耦合電晶體之 汲極耦接,並且使得該第一壓控振盪器透過一對第一缓 衝器輸出,該第二LC共振槽係與該對第二交錯耦合電 晶體之汲極耦接,並且使得該第二壓控振盪器透過一對 第二缓衝器輸出。 22 201134086 . 10.如申請專利範圍第9項所述之注入鎖定除頻/倍頻器,其 中該第一 LC共振槽與該第二LC共振槽各包括一對電 感、與一對可變電容。
    23
TW99108099A 2010-03-19 2010-03-19 使用交錯耦合切換電晶體之注入鎖定除頻/倍頻器 TWI411221B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW99108099A TWI411221B (zh) 2010-03-19 2010-03-19 使用交錯耦合切換電晶體之注入鎖定除頻/倍頻器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW99108099A TWI411221B (zh) 2010-03-19 2010-03-19 使用交錯耦合切換電晶體之注入鎖定除頻/倍頻器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201134086A true TW201134086A (en) 2011-10-01
TWI411221B TWI411221B (zh) 2013-10-01

Family

ID=46751376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW99108099A TWI411221B (zh) 2010-03-19 2010-03-19 使用交錯耦合切換電晶體之注入鎖定除頻/倍頻器

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI411221B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026924A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 复旦大学 一种应用于生物成像的太赫兹波cmos注入锁定倍频器
CN114157241A (zh) * 2021-12-10 2022-03-08 杭州电子科技大学 一种毫米波可重构倍频器电路及其控制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6249192B1 (en) * 1998-01-26 2001-06-19 Agere Systems Guardian Corp. Clock injection system
TWI334275B (en) * 2007-05-08 2010-12-01 Univ Nat Taiwan Science Tech Injection-locked frequency divider
JP4402143B2 (ja) * 2007-09-10 2010-01-20 株式会社日立製作所 発振器及びそれを用いた通信システム
TWI339004B (en) * 2007-10-18 2011-03-11 Univ Nat Taiwan Science Tech Injection-locked frequency divider

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026924A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 复旦大学 一种应用于生物成像的太赫兹波cmos注入锁定倍频器
CN114157241A (zh) * 2021-12-10 2022-03-08 杭州电子科技大学 一种毫米波可重构倍频器电路及其控制方法
CN114157241B (zh) * 2021-12-10 2023-03-10 杭州电子科技大学 一种毫米波可重构倍频器电路及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI411221B (zh) 2013-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI418138B (zh) 注入鎖定除頻裝置
US6867656B2 (en) Self-dividing oscillators
TWI339004B (en) Injection-locked frequency divider
US7961058B2 (en) Frequency divider using an injection-locking-range enhancement technique
KR100691281B1 (ko) 쿼드러처 전압제어발진기
US8493105B2 (en) Injection-locked frequency divider
US9099956B2 (en) Injection locking based power amplifier
US20120249250A1 (en) Quadrature Voltage Controlled Oscillator
TW200835134A (en) Injection locked frequency divider
TW201251304A (en) A low noise oscillator
CN101986556A (zh) 用于提高相位噪声性能的正交lc压控振荡器结构
TW200915722A (en) Injection-locked frequency divider with wide injection-locking range
TWI398094B (zh) 雙正回授壓控震盪器
US20080164927A1 (en) Low-Phase Noise Low-Power Accurate I/Q Generator Using A Dynamic Frequency Divider
TWI431943B (zh) 注入鎖定除頻器
US20140159782A1 (en) Divide-By-Three Injection-Locked Frequency Divider
TW201134086A (en) Injection-locked frequency divider/doubler using switched cross-coupled transistors
KR100933379B1 (ko) 발진기
Jang et al. capacitive cross-coupled injection-locked frequency dividers
Hu et al. A 3 μW, 400 MHz divide-by-5 injection-locked frequency divider with 56% lock range in 90nm CMOS
CN102710260B (zh) 一种低功耗宽锁定范围的除四注入锁定分频器电路
TWI338453B (en) Divide-by-three injection-locked frequency divider
CN111313892A (zh) 一种宽锁定范围的可切换双核注入锁定分频器
US20060033590A1 (en) Oscillator circuit
TWI344749B (en) Injection-locked frequency divider

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees