TW483250B - Multifrequency low-power oscillator for telecommunication IC's - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 本發明關於備有延遲單元之振盪器電路，該單 應電壓端點，並在一環中内聯以提供_振樣器信號了供 ^發明尚關於一電壓控制振盪器（vc〇)，一鎖相 (PLL)，一積體電路（IC)，及—通 = 圍第6，7，8及9項所分別限定。/置 θ專利範 DE 一的一3634594揭示圖i之多頻率振 其 ^^射⑷，而另一振靈器信號頻率⑴則由—可弟— 展之振盪器為一緩慢，大景咕如丄* ^ 高頻之通訊應用。 4耗功率之振盪器’不適於極 揭圍中之序言提到之-振盪器電路，曾 _，具有延遲單元裒 元含一PM〇S電晶體及一NMOS電曰曰二ΤίίΓ。母 晶片上。第一缓衝器輪出:亡 易充份統合於一 第二緩衝器輸出具有較 頻率之第一波形，及 振盪為之取大可達頻率為與農 口人白矣衣 比。但此-性質限制了環振盡之數目成反 ，範圍之通訊裝置如行盡。。之應^力，即應用於 器中具有數個延遲單元。μ ° 5呼叫态等，因其環振盪 戶頻率之增加而增加。故卜^此等裝置之功率消耗隨用 範圍電路。 寻％式振盪器不適於極高頻率 本务明之目的為提供一右4« ,, 3成本效益之振盪器電路，其可 第5頁 483250

483250 五、發明說明（3) 人應注意，每一振盪器信號 應未受供應電壓尖峰所負載，.、、、n度正弦，結果，電源供 盪器電路之穩定及無靜電之作^此’可使新賴及創新之振 本發明之振盪器電路之杏 :、 耦合至一共同供應電壓端=也列之特欲為，偶數延遲單元 一共同電壓供應端點。優ίή’Α，奇數延遲單元則耗合至另 之振盛器電路中成立，二，關係fl=Nxf2在本發明 率，：f 2較低頻率振盡器_號三=振盪益信唬之較咼頻 6,8 ...導致可能頻率實際上，N為2,4, 遲單元所控制，因此，適於二二正數值，可充份由N個延 加，二振盈器信號間之^ 用及頻率。如N增 -振盈器頻率可與較低以丄俾-較高可達之第 低之第二振盪器頻率決定。 因為功率消耗由 本發明之振盪器電路之另一垂 之數目N為偶數，並等於式 只也^之特徵為，延遲單元 可同時以f l,xf 2可供使^，而且口此^ 一振盪器頻率均 可由不同方式以供使用，具有頻率2 / 之，振>盡器信號 交形式以備使用。 ^ ’、、 、盪器信號可以正 J發：之=器電路之另一實施例之特徵為，如每一延 '，其對另一振盪器信船1成立，即 ί合』:在Λ:具有相同延遲單元之實施例特別容易 5 並在占非4小時，提供一極高頻率f 1。 在此最簡單實施例中，一延遲單元為一反相器、 一數位反相器，俾一胳恋湯哭检站=a σ 、 疋 五、發明說明（4) 其特別適於具有數位調變之外差發射機/接 N-4，8 … 收機之用。 一種在晶片I C面積上實施本發明之振盪器電路之可处 術，如在GaAs或雙極CM0S上，以證明為最具有成本效^ 方法。 I < 本發明之振蘯器電路將以其更多之優點並參考所附圖 ^ |予以說明，其中相似組件以相同之參考號碼代表，圖 圖1為具有以前技術之本地振盈器電路之已知外差 機； 文 圖2為本發明振盪器電路之基本略圖； 圖3為圖2之振盪器電路之可能實施例之一般化，其 壓控制；及 /' ^ % 圖4顯示可應用於圖3中之振盪器電路之延遲單元 匕 實施例。 i 圖1顯示以往技術之本地振盪器電路1，其包含電壓控制 之振盈态（VC0 ) 2 ’其柄合至一緩衝器/放大器3以提供第一 高頻率振盪器信號至端點f 1，該端點與一分頻電路4連接 (具有分頻器M)，及可能連接至一正交電路5，以輸出具有 車父第一振盪器信號之高頻率為低之頻率之正交第二振盡器 信號f 2。該電路1可應用在一知名外差無線電接收機結構 中’如圖所示包含一天線及濾波放大器A丨—A4，其中一接 收之無線電信號在二混波為級m 1 ; m 2，m 3被降頻至基帶資 料或曰頻仏號於知點d 1及d 2。二振盈器信號f 1及f 2即供

483250 五、發明說明（5) 應至此等混波器級。電路1之電流消耗可被總合，俾包含 以下電流成份： lvco(f1)+Iamp(fi)+Idiv(f!)+Iq(f1/M) (1) 上式中’括弧中之引數代表與高頻率f 1之依賴性。因此， f 1越高’電流消耗越高。現在通訊均發生在GHz範圍内， 故功率消耗亦高。 圖2 —振盪器電路6之基本設計，該電路具有一較低功率 消耗。因為在電路6中之環延遲單元以相當低之頻率Η振 盪，較高頻率信號fl可自其獲得。取代圖丨中電路丨之電路 6之電流消耗可予總結使含電流成份：

IvcoCf2)+Iamp(f2) 此式較關係（1 )式所指者小許多，因為式中項目 且顯示僅依賴低頻率f 2。 、, 一圖3顯示振盪器6之可能實施例之一般化。電路6可具 :ΐί:ί7延(二提供一振盈器輸出信號）；如其具有4或 更夕之偶數延遲早兀，可產生不同頻率之信 一 說明。如本技藝中所熟知，此延遲單元7可^ ’ \ 1 延遲單μ含電晶體，如GaAs，如雙極，最好為^圖中£ PM0S及/或NM0S型。在一不同構型中，單為fM0S， 體mO，以控制含電晶體们—而在端點y社 3一尾電曰 路。必要時，M3與M4可以省略。 、、° 之二並聯分 圖3說明圖4(a)型之延遲單元7，其振盪哭 阻器RL及RR型式之外負載，分別柄合；二含以電 9。通常，此負載電阻器，在晶片上與否、，應可電上端入底/及 可為耦合裝置 五、發明說明（6) 如，電流源，或轉換裝置，一或 端點8耦合至奇數延遲抑一次夕個電/瓜鏡或阻抗元件。 祸:至可數延遲早兀，端點9則耦合至偶數 句經由端點S i 。一連接p丨f彳1 -, x 之反相於屮s罝1.丄， （1=1...n_1)連接—單元#i )連接星= 之非反相輸入。連接Ni(w.㈠ 連接早兀之#〖之非反相輸出至單元#1=1之反相查 但，輸出/N連接至單原#1之非反相輸入，輪出^連接至單 以1之^#反相輸入。端點Vc，Vbl及Vb2供應控制電壓至單 兀7。壞振盪器電路6以取自PN&NN之低頻率丨2振盪， 率f 1可取自端點8及9。官係式f 1=Nxf2可成立。事與上，’ 供應電壓端點8及9持續經由各延遲單元增加供應/流，俾 其間之振盪器信號以簡單，低功率消耗及高度正弦方式， 以數學方式綜合。在Pl’Nl ;P2，N2，···上之信號均為相 等頻率.，但其相互為不同。振盪器信號fl為不同型式，而 f2為正交型式，即如N = 4，如I 信號係取自延遲輸出， 即N / 2 = 2延遲單元彼此分開。因此，二振盪器信號，不需 修改’均可用於外差無線電結構中，如圖1所示。即使僅 有高頻率信號用於低- IF或零-I f結構中，由於低振盪頻率 可決定功率節省，故可節省功率。 圖4所示之尾電晶體Mo多用以調諧環之振盪頻率f 2。此 係由控制每一單元7中之各電晶體M0之閘極電壓Vc而達 成。如Vc增加，延遲時間ό降低，而f 2增加，亦增加。 端點8與9間之信號之最大可達頻率f max可由下式表之： fmax = I/(2 ά min) 其中之（5 min為延遲單元之最小延遲時間，而fmax與延遲

O:\64\64361.ptd 第 10 頁 483250 五、發明說明（7) 單元N之數目無關。 以舉例方式’可知電遷控制之振盪器電路已發展出，其 中N = 4，其僅消耗電流328 // A，供應電壓2V。此一 vc〇可用 於PLL中，如DE-OS-36 34 594所揭示者。對精於此技蓺人士 而言，可有不同之改變，如可自端點？1與1之苴他:合取 得另一信號，或自其他端點si取得f丨。無 /、 用於不同裝置，通訊裝置中，如多半@ = n器可應 話，行動電話，呼叫器，發射機接收捣 曰曰乃上之電 用於VC0及/或PLL中 並可 „ . / ^ηττ ^ . 機1 ’收發機中

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Claims (1)

1. 483250 案號89109577 >年P月^^日 i 纮修正] 六、申請專利範圍 确允 1. 一種備有延遲單元之振盈器電路，該延遲單元具有供 應電壓端點並在環内内聯，以提供一振盪器信號，其特徵 為該延遲單元具有共同之供應電壓端點，該等端點經由耦 合裝置耦合至供應電壓，以便在各丼同供應電壓端點，提 供另一振盪器信號。 2. 如申請專利範圍第1項之振盪器電路，其特徵為偶數 之延遲單元耦合至第一共同供應電壓端點，而奇數之延遲 單元則耦合至另一共同供應電壓端點。 3. 如申請專利範圍第1或2項之振盪器電路，其特徵為如 延遲單元之數目N為偶數，並等於或大於4。 4. 如申請專利範圍第1或2項之振盪器電路，其特徵為如 每一延遲單元有一傳播延遲，則另一振盪器信號·頻率f 1等 於1/(2 (5 )成立。 5. 如申請專利範圍第1或2項之振盪器電路，其特徵為延 遲單元可以一反相器，特別以數位反相器呈現。 6. 如申請專利範圍第1或2項之振盪器電路，其特徵為振 盪器電路可以由CMOS，GaAs或雙極技術實施。 7. —種電壓控制振盪器，備有一振盪器電路，該振盪器 電路係包含延遲單元，該延遲單元具有供應電壓端點並在 環内内聯，以提供一振盪器信號，其特徵為該延遲單元具 有共同之供應電壓端點，該等端點經由耦合裝置耦合至供 應電壓，以便在各共同供應電壓端點，提供另一振盪器信 號。 8. —種鎖相迴路，具有一電壓控制振盪器，該電壓控制

   O:\64\64361.ptc 第13頁 483250 案號 89109577 曰 修正 六、申請專利範圍 振盪器係備有一振盪 元，該延遲單元具有 一振盪器信號，其特 端點，該等端點經由 共同供應電壓端點， 9. 一種積體電路， 備有延遲單元，該延 聯，以提供一振盪器 之供應電壓端點，該 壓，以便在各共同供 10. —種通訊裝置 機，行動電話，呼叫 體電路具有一振盪器 元，該延遲單元具有 一振盪器信號，其特 端點，該等端點經由 共同供應電壓端點， !§電路’該 供應電壓端 徵為該延遲 耗合裝置耗 提供另一振 具有一振盪 遲單元具有 信號，其特 等端點經由 應電壓端點 如發射機 器，其備有 電路，該振 供應電壓端 徵為該延遲 麵合裝置搞 振盪器電路係包含延遲單 點並在環内内聯，以提供 單元具有共同之供應電壓 合至供應電壓，以便在各 盪器信號。 器電路，該振堡器電路係 供應電壓端點並在環内内 徵為該延遲單元具有共同 耦合裝置耦合至供應電 ，提供另一振盪器信號。 ，外差接收機中之接收 一積體電路者，其中該積 盡器電路係備有延遲單 點並在環内内聯，以提供 單元具有共同之供應電壓 合至供應電壓，以便在各 提供另一振盪器信號 Φ

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