TWI278177B - Symmetrical linear voltage controlled oscillator - Google Patents

Symmetrical linear voltage controlled oscillator Download PDF

Info

Publication number
TWI278177B
TWI278177B TW094119387A TW94119387A TWI278177B TW I278177 B TWI278177 B TW I278177B TW 094119387 A TW094119387 A TW 094119387A TW 94119387 A TW94119387 A TW 94119387A TW I278177 B TWI278177 B TW I278177B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
frequency
output
circuit
coupled
tuning
Prior art date
Application number
TW094119387A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200607224A (en
Inventor
Bour-Yi Sze
Chih-Long Ho
Ming-Chieh Huang
Original Assignee
Via Tech Inc
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 Via Tech Inc filed Critical Via Tech Inc
Publication of TW200607224A publication Critical patent/TW200607224A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI278177B publication Critical patent/TWI278177B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1206—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification
    • H03B5/1212—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification the amplifier comprising a pair of transistors, wherein an output terminal of each being connected to an input terminal of the other, e.g. a cross coupled pair
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1206—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification
    • H03B5/1212—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification the amplifier comprising a pair of transistors, wherein an output terminal of each being connected to an input terminal of the other, e.g. a cross coupled pair
    • H03B5/1215—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification the amplifier comprising a pair of transistors, wherein an output terminal of each being connected to an input terminal of the other, e.g. a cross coupled pair the current source or degeneration circuit being in common to both transistors of the pair, e.g. a cross-coupled long-tailed pair
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1228—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising one or more field effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/124—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance
    • H03B5/1243—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance the means comprising voltage variable capacitance diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/1262—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising switched elements
    • H03B5/1265—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising switched elements switched capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/02—Details
    • H03C3/09—Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0958—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop applying frequency modulation by varying the characteristics of the voltage controlled oscillator
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03J—TUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J5/00—Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner
    • H03J5/24—Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner with a number of separate pretuned tuning circuits or separate tuning elements selectively brought into circuit, e.g. for waveband selection or for television channel selection
    • H03J5/242—Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner with a number of separate pretuned tuning circuits or separate tuning elements selectively brought into circuit, e.g. for waveband selection or for television channel selection used exclusively for band selection
    • H03J5/244—Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner with a number of separate pretuned tuning circuits or separate tuning elements selectively brought into circuit, e.g. for waveband selection or for television channel selection used exclusively for band selection using electronic means
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2201/00—Aspects of oscillators relating to varying the frequency of the oscillations
    • H03B2201/02—Varying the frequency of the oscillations by electronic means
    • H03B2201/025—Varying the frequency of the oscillations by electronic means the means being an electronic switch for switching in or out oscillator elements
    • H03B2201/0266—Varying the frequency of the oscillations by electronic means the means being an electronic switch for switching in or out oscillator elements the means comprising a transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L2207/00—Indexing scheme relating to automatic control of frequency or phase and to synchronisation
    • H03L2207/06—Phase locked loops with a controlled oscillator having at least two frequency control terminals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

1278177 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種半導體壓控振盪器，特別是關於 高線性度電感一!容式一(L C l a n k )壓控振盪器之改良 設計。 【先前技術】 隨著行動電話的普及，無線架構與電路技術分外受到 重視。此外，近年互補式金氧半導體（CMOS)技術之微縮 化造成M0S元件其射頻（RF)特性大幅提昇。金氧半導體 射頻技術改良其中一例，就是利用低成本金氧半導體CMOS 術，實現單晶收發器（t r a n s c e i v e r)之設計。故金氧 半導體射頻RF CMOS積體電路（IC)技術已進步至可應用 於商業用途。 無線通訊收發器的關鍵組件之一為壓控振盪器 '(Voltage Controlled Oscillator; VC0)，其係頻率合成 器的一部分，而頻率合成器可產生產生本地振盪（Local Oscillator; L0)信魏，以向上昇頻（up-conversion) 與向下降頻（down-conversion)調整基頻信號。對互補 金屬氧化半導體裝置（CMOS dev ices)之單晶整合而言，由 於電感一電容（LC)槽式振盪器具有較佳之相對相位雜訊 •較低之功率消耗，使其較其他類振盪器為佳。儘管壓控 振盪器相關技術持續改良中，然而，對RF收發器的設計而 言，壓控振盪器之設計仍為其主要瓶頸及挑戰。這類挑戰 包括了降低相位雜訊、功率消耗、及優化（〇 p t i uj i z i n g)頻 率調諧（tuning)範圍。在LC槽式壓控振盪器中，相位雜 1278177 五、發明說明（2) 訊與功率消耗主要和該槽之品質因素（Q)及可變電容 (varactor)之非線性度有關，該可變電容係特別設計之 P N接面二極體，其電容值於逆向偏壓模式下會劇烈變化。 可變電容之類型有好幾種：PN接面、標準模式p/nMOS、或 累積模式p/nMOS之可變電容。頻率調諧範圍取決於該可變 電容之調整範圍及該壓控振盪器之寄生特性。因此，首要 目標就是使該電感與可變電容之效能表現達到最佳狀態。 -施加至該壓控振盪器之控制電壓可改變該可變電容之電容 值，藉此定出該壓控振盪器之振盪頻率。該電感L與並接 電容C依以下方程式決定該壓控振盪器之振盪頻率f : f 二 1/2πα〇': V0C利用可變電容藉以涵蓋一特定頻帶。壓控振盪器 之主動元件可克服該槽内之耗損。為減少該壓控振盪器之 相位雜訊，LC槽式壓控振盪器中的被動元件組成需具備一 _高品質因素（Q)值，因為該槽之品質因素係以平方關係影 響該壓控振盪器之相位雜訊。在適合行動通訊之頻率，積 體電感之品質因素（Q)值通常遠低於普通二極體或M0S可變 電容。在這些無線通信應用中，電感可決定最差狀況之相 _雜訊及該壓控振盪器是否符合規格。 積體電感的效能會受到基板中不必要電流所造成之損 耗、或該電感線圈之串接電阻的強烈影響。在數位CMOS技 術中，其金屬層厚度遠小於用在雙載子電晶體與BiCMOS雙 載子金氧半導體技術中金屬層之厚度，因而造成串接電阻 1278177 五、發明說明（3) 大幅上升。再者，該基板摻雜濃度高，因此造成大的基板 損耗。數位CMOS技術允許在同一晶片整合數位與類比功 能，而不會造成其製造成本呈指數增加。 此外，傳統的壓控振盪器需要大晶粒尺寸，低線性 度，且無信號調變力。而電路佈局的寄生效應更加大了設 定振盪頻率之變化性，因此，無法可靠預測出振盪頻率。 所以，較佳的壓控振盪器設計，結合了較小機板面積 、·（ f ο 〇 t p r i n t)、較低電路寄生現象、較高線性度、穩定 之設定振盪頻率、及多重頻率波段容量等特性。 【發明内容】 鏗於前述，本發明提供一對稱化壓控振盪器系統，以 改良頻率穩定性及系統線性度。本發明之對稱化壓控振盪 .器系統包括一頻率調諧電路，用以接收一頻率調諧訊號； 一頻帶調諧電路，和該頻率調諧電路並連，包含至少一切 '換電路，以接收至少r頻帶調諧訊號及至少一切換訊號； 一核心電路，連接該頻率調諧電路及該頻帶調諧電路，可 提供一第一輸出與一和該第一輸出互補之第二輸出；該核 心電路含有至少一和頻帶調諧電路連結之電感模組，以提 •預設電感，其中，在確認切換訊號後，使該切換電路啟 動該頻帶調諧電路，以配合該頻率調諧電路，藉以使得該 第一輸出與該第二輸出具有一輸出頻率，該輸出頻率係取 決於該核心電路、該頻率調諧電路、該調變電路及該頻帶 調諧電路之一總電感及一總電容，且該總電容及該總電感
第9頁 1278177 五、發明說明（4) 係經由調整該頻率調諧訊號及該頻帶調諧訊號所控制，使 該輸出頻率為一預設頻率。同時該壓控振盪器系統之所有 組成元件皆係對稱設置。 然而，藉後述特定實施例配合其搭配之圖式，才能最 清楚瞭解本發明之設置、操作方式、額外物體及其益處。 【實施方式】 - 茲為使 貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之 功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配 ¥詳細之說明，說明如後： 以下將詳細描述本發明之改良式壓控振盪器電路特 性。 圖一係一傳統LC槽式壓控振盪器系統電路1 0 0。一電 -路1 0 0包括兩個可變電容1 02、兩個電感1 04、兩個NMOS交 互耦接之MOSFET結構106、及一個定流電源供應裝置108。 該NMOS交互耦接之MOSFET結構1 0 6提供必需之負電阻以消 除該共振器之損耗。根據B a r k h a u s s e η定律，當迴圈增益 大於一且當該阻抗的虛部為零時，振盪便發生。該對稱化 壓控振盪器系統振盪頻率由以下方程式決定： f= 1/2πα〇! 其中L係該二電感1 0 4之總電感，而C係包括該二可變 電容10 2及一電路寄生電容之網路電容。 由於此設計並未採用一對稱化架構，其寄生電容可能
第10頁 1278177 五、發明說明（5) 極大且無法確定。如此一來，無法利用該電路1 0 0具備一 大的寄生電容準確預測該對稱化壓控振盪器系統之輸出頻 率。注意該電路1 0 0並無一内建之調變功能，因此需一外 部調變電路。還有，該電路1 0 0線性度低，從而在輸出時 會產生額外之閃爍（fl i c k e r)雜訊。由於此設計非對稱 之架構，偶次模式諧波無法被抑制。基於以上因素，無法 準確可信地預測該整個LC槽式電路的加載（loaded)品質 、·因素。 第2圖係本發明一實施例之一高線性度、信號調變之 b十稱化LC槽式壓控振盪器系統2 0 0之一方塊圖。該系統2 0 0 包括一頻率調諧電路2 0 2、一頻帶調譜電路2 0 4、一核心電 路2 0 6、及壓控振盪器系統輸出，如互補的0UTPUT_P* 0UTPUT_N。該壓控振盪器系統經由該頻率調諧電路2 0 2， 偕同該頻帶調諧電路2 0 4—起控制輸出頻率，使輸出頻率 位於一特定頻率。基本上，該頻率調諧電路2 0 2提供了第 一層的頻率調諧，而頻帶調諧電路2 0 4進一步提供另一層 的頻率調諧，因而一起決定該壓控振盪器系統2 0 0之輸出 頻率及相位。該頻率調諧電路2 0 2、頻帶調諧電路2 0 4、及 該核心電路2 0 6可合稱為壓控振盪器電路或簡稱為壓控振 ^器。為了穩定輸出頻率及相位，可選用一鎖相回饋機 制，該機制使用一 VTUNE回饋信號，以提供本實施例一回 饋電壓。該回饋電壓準位係取決於頻率調諧電路2 0 2中之 可變電容類型，其類型包括PN接面、標準模式P/NM0S、或 累積模式P/NM0S之可變電容。一鎖相迴路（Phase-Lock
第11頁 1278177 五、發明說明（6)
Loop; PLL)模組212，外接於壓控振盪器，根據該壓控振 盪器電路之輸出，提供該VTUNE信號。該鎖相迴路（PLL)模 組 2 1 2可藉電壓變化，改變該可變電容之電容值，以準確 控制壓控振盪器之輸出頻率與相位。 在頻帶調諧電路2 0 4内，當接畋到一或多個切換訊號 (如 nAl SWITCH，，， nA2 SWITCH” …，fAN SWITCH”）。時， 可選擇/操作一或多個頻帶，以啟動特定電路。頻帶調諧 一信號VTUNE_BAND和切換訊號一起，可微調頻率。例如， 有數個頻帶調諧信號（第一頻帶調諧信號n VTUNE_BAND1π， ψ 二頻帶調諧信號π VTUNE_BAND2n…到第Ν個頻帶調諧 信號n VTUNE_BANMn )，在收到Α2切換訊號π Α2 SWITCH”後，由第二頻帶調諧信號n VTUNE_BAND2nt壓所控 制的，相對應之頻帶，可決定輸出頻率之範圍。根據其電 •路設計，該壓控振盪器可包含單一個或多數個頻帶。 基本上，透過各種調諧相關信號，如調諧信號VTUNE，頻 帶調諧信號V T U N E _ B M D，及切換訊號A X S w i t c h的控制， 可改變LC槽之總電容，因此輸出振盈頻率也會改變。在這 兩種情形其中之一’輸出之振幅主要取決於該電路的品質 因素Q。 ® 第3圖係顯示了本發明第一實施例的一對稱化LC槽式 壓控振盪器電路3 0 0。該電路3 0 0包含了一頻率調諧電路 3 0 2，一含有至少一切換電路之頻帶調諧電路3 0 4，一電感 模組如單一電感306，一 PM0S交互耦接之電晶體結構3 0 8， 一 NM0S交互耦接之電晶體結構310，一電源312，及壓控振
第12頁 1278177 五、發明說明（Ό 蘯器輸出OUTPUT -Ρ和OUTPUT一Ν。電感较置，和連接到兩電 源3 1 2和3 1 4 (例如如VCC，VSS或GND )之交互麵接之電晶 體結構3 0 8和3 1 0之組合可視為一核心電路。該電感3 〇 6直 接和兩輸出搞接，同時以並連方式揭接到該頻帶調|皆電路 3 0 4及其他電路模組。從製造面而言，該電路3 0 0可以藉 標準CMOS製程，生成於像P型基板之一半導體基板上。 該電路3 0 0從電源3 1 2取得電力’而在節點3 1 4接至元 …件接地端。該電路3 0 0架構具極佳之對稱性，此可由該交 互耗接之電晶體結構3 0 8和3 1 0其電路元件、頻率調諧電路 0 2、頻帶調譜電路3 0 4，及電感模組如一電感3 〇 6皆係對 稱性設置看出。相較於傳統壓控振盪器之設計，這類對稱 式壓控振盪器的設計，可減少壓控振盪器偶次模式諧波 (even-mode VCO harmonics)，降低任何向上轉換之閃爍 ，雜訊（flicker noise)，及減少壓控振盪器輸出之電路寄 生（circuit parasitics)。此外，連續的輸出可提供更好 的訊號品質，同時減少傳統壓控振盪器設計常出現的問 題，如訊號失真（signal distortion)及雜訊的產生。 該頻率調諧電路3 0 2為一含有M0S可變電容316及 318 之簡單無調變（non-modulating)頻率調節電路。可變電 % 3 1 6及3 1 8是以其第一端點，分別串接至該第一輸出和 第二輸出，而其第二端點則是和頻率調諧訊號VTUNE相 接。如果裝設有一鎖相機制（phase lock mechanism)， 則VTUNE可為來自鎖相迴路（PLL)模組之回饋訊號，鎖定 該電路3 0 0之輸出頻率及相位，回饋訊號VTUNE係由位在節
第13頁 1278177 五、發明說明（8) " 一- 點32〇之可變電容316及318間中點之電路3〇〇所接收。 頻帶調諧電路3 0 4可藉切換調諧模組如可變電容^以及 3 24調整輸出頻率’同時可藉改變可變電容m及似間之 電壓，持續調節輸出頻率。調諧模組可以是預設之電容 元件如可變電容或MOS電容。頻帶調譜電路可和頻率調譜 _電路以並連方式搞接。而頻帶可被一啟動M〇s電晶體開 關（transistor switches) 3 2 6 和 328之，，A1 sWITCm •‘號活化，藉此連接可變電容3 2 2及3 24。 "A1 SWITCH"訊號 是由管理控制電路3 0 0所需頻帶的外接電路所產生。 ||A1 SWITCH"訊號提供電壓給開關32 6和3 28之問極 (gate)，以活化開關和可變電容322及324，提供一預先 選定之頻帶。注意開關32 6和328之源極是在節點33〇接 至接地端。如果該節點並未接地，它仍可被視為一虛擬AC •接地端，因為它是位於電路3 〇 〇之中點，至差分模式 (differential mode)。這樣的排列不但降低了 u槽的串 接電阻（s e r i a 1 r e s i ,s t a n c e )，同時進一步增加該電路3 〇 〇 的之品質因素。 除了頻率調諧電路3 0 2可調節輸出頻率外，頻帶調言皆 ^路3 0 4也提供了頻率調諧的控制機制。在頻帶調譜電路 腎0 4内之一頻帶調諧信號VTUNE_BAND，係於預定電壓準位 (voltage level )下，可提供位在電阻334和 3 3 6之間的 一節點3 3 2，一相當穩定的電壓。透過電阻3 3 4和 3 3 6， 電壓間接分別供應給可變電容3 2 2及3 2 4，以改變可變電容 之電容，還有壓控振靈器的輸出頻率。VTUNE_BAND戶斤施
第14頁 1278177 五、發明說明（9) 力口之電壓％準饮取決於眾多因素，其中之一是頻帶調諧電路 3 0 4内可、交電容的類型。此外，電阻3 3 4和可變電容3 2 2， 如同電阻3 3 6和可變電容324，是一整合式差分低通濾波器 (dlfferential 1〇w-pass filter)，可用以消除外部雜 tfl。 . 由於幾乎所有的電路元件都是以對稱的方式排列，電 、略3 0 0基本上是對稱式的。例如，核心電路中的交互耦接 之電日日體結構3 〇 8和3丨〇是以並連方式耦接到頻帶調諧電路 ^頻率調諧電路，皆成對稱分布。為便於說明，想像有一 虛擬中心線（center Une)(圖中未顯示），通過電源（節 點）3 1 2 ’節點3 2 0，節點3 3 2，虛擬接地端3 3 0，及接地節 點3 1 4 ’如此一來，即可看出所有電路元件都是以對稱方 式排列。如圖所示，至少有一 PM〇s交互耦接電晶體結構 •3 08，包含至少一對交互耦接之pM〇s電晶體，其源極 .(s 〇 u r c e s )皆轉接至一電源。同樣地，至少有一個n μ 〇 S交 互耦接之電晶體結構 '，包含至少一對交互耦接之關電晶 體，其源極皆耦接至一電氣接地端，例如該電路之Gnd或 V S S。該P Μ 0 S和N Μ 0 S電晶體之沒極（d r a i n s )皆輕接至第一 輸出OUTPUT 一 Ρ或第二輸出〇UTPUT_N，兩者其中之_。該交 l!耦接之排列設置係將該PM0S或NM0S電晶體之一個閘極， 交互耦接至對應成對之另一 PM0S或NM0S電晶體的—個；及極 (drain)0 交互耦接之電晶體結構提供了所需之負電阻，以增加 電源，藉此補償該LC共振槽之損耗。該LC共振样炎:> g馬並接式
第15頁 1278177 五、發明說明（ίο) (包括有該電感及可提供頻率調諧電路及頻帶調諧電路之 電容）。同時’適當選擇這些父互麵接電晶體結構308和 3 1 0之電氣特性，可大幅減少閃爍雜訊之向上轉換（up-conversion)。 而此種壓控振盪器的設計，將可變電容316 及318， 32 2及324，和電感30 6整合成一 LC槽對稱式壓控 振盪器。這些元件合宜的對稱式設計，可減少電感與電路 之寄生電容，因而增加其振盪效率。 頻帶調諧電路3 0 4之一優點為，可適度地補償過程中 所產生之輸出頻率變異及溫度變化，因此產生橫跨整個 #帶，準確而穩定的輸出頻率。另一優點為持續且準確的 電路訊號調譜範圍，以及持續的類比輸出（a n a 1 〇 g o u t p u t)。 持續的類比輸出可提供更好的訊號品質，並減 少傳統壓控振盪器設計中常見的訊號失真（s i gna 1 d i s t o r t i ο η )及雜訊的產生等問題。在此設計中，頻率調 諧電路只需要one-bi t之可雙電容，而不需多位元 (mu 11 i p 1 e b i t)的頻率調諧電路，因此降低所需晶片 (d i e )大小。頻帶調諧電路3 0 4之再一優點為其電路佈局 對稱性，可提供穩定輸出頻率，同時降低寄生效應。此種 設計之又一優點為具有一由兩對電阻-可變電容組：電阻 • 3 4和可變電容3 2 2 ，電阻3 3 6和可變電容3 2 4，組成一整 合式差分低通濾波器。此差分低通濾波器是用於消除外部 雜訊。本設計還有一優點，位於電路3 0 0中點的節點3 3 0上 的虛擬A C接地端，可降低L C槽式電路之串接電阻，因而改 善該LC槽之品質因素。最後，此設計可精確的預測加載品
第16頁 1278177 五、發明說明（11) 質因素，及輕易補償，消除佈局寄生效應。 熟知本技藝之人士應了解輸出頻率和壓控振盪器電路 中的電容’電感間的關係，係以下列數學方程式表示： f CC 1/(L(C1+C2))j 其中C 1係頻率調諧電路3 〇 2之毺電容，c 2係頻帶調諧 _電路3 0 4之總電容，而l大部分係由電感元件3 0 6所提供之 電感值。如前所示，假設電感值L幾乎不變時，頻率調諧 "大多由總電容C 1和 C 2所控制。同時，C 1會受到可變電容 3 1 6和3 18的影響，此兩可變電容可依設計需要，相同或 所不同。同樣地，C2會受到可變電容32 2和3 24的影 響，此兩可變電容可依設計需要，相同或有所不同，如此 一來，可透過各種方式達成頻率調節。例如，可變電容 3 1 6和3 1 8的值可設定在〇 · 2 5 p到ι p，可變電容3 2 2可調 整成預设的電容值’而可變電容3 2 4則設定為預設電容值 的四分之一，一半，四分之三，以調節頻率。 圖四為本發明第二實施例的一個對稱化LC槽式壓控振 盪器電路40 0。電路4 0 0是由一具有多重調諧頻帶（tuning bands)的調谐結構所組成，包括有一頻率調證電路4〇2， _ , ί至切*-換电路之頻帶調諸電路404, 一具有一電 ^ 日辦ΤΙ又/1互耦接電晶體結構408，以及一 NM〇S交互 提供了兩彼此互補的橋^笔路。該壓控振蘯器電路400 率調諸電路4〇2及該頻帶出^ ουτρυτ-ρ和0UTPUT—N。該頻 5周堦電路4 〇 4的組合，可視為一頻
1278177 五、發明說明（12) 率電路4 1 3，可控制輸出頻率及其相位。該電路4 〇 〇是從一 電源4 1 2獲得電力，同時連接到另一處，例如在節點4 1 4接 至元件接地端。要知道該電路4 〇 〇可藉標準c Μ 0 S製程，生 成於Ρ型基板上。 該頻率調諧電路4 0 2是用以控制輸出頻率及栢位。 _輸出頻率及相位會被頻率調諧訊號V 了 U Ν Ε鎖定。當要施行 鎖相特性（phase 1 ock f ea t ur e )時，VTUNE可以是來自電 ，‘路4 0 0外部的PLL模組之一回饋（迴授）信號。PLL可接收壓 控振盪器電路4 0 0之輸出，並調整VTUNE值，以鎖定輸出頻 和相位。 電容4 1 6和 4 1 8分別和可變電容4 2 0和 4 2 2串接，藉 此增加電路線性度。在頻率調譜電路4 〇 2中，電容4 1 6和 4 1 8也分別和電阻4 2 4和 4 2 6串接。電阻4 2 4和電容4 1 6— •組，就像電阻4 2 6和電容4 1 8，可視為一整合式差分低通濾 波器，可以消除外部雜訊。注意電阻4 2 4和電容4 1 6有一 、點節點428，可連搔到一頻率調諧偏壓信號VTUNE_BI AS ，如圖所示。事實上，在交流訊號（AC)狀況下，因為頻 率調諧電路係位於差分模式（differential mode)，它& 一虛擬接地端。置於此處之虛擬接地端有助於電路對稱性 •發生，同時進一步降低L C槽之串接電阻，從而改善該電 路4 0 0之品質因素。 該頻帶調諧電路4 04係一具有多重調諧頻帶（tuning bands)的調譜結構’可措切換特定電容組’調節輸出頻 率，因而改變該LC槽之總電容值。如圖四所示，頻帶調言皆
第18頁 1278177 五、發明說明（13) 電路40 4包括電容切換電路（capacitive switching circui ts)43〇，43 2 和 434.。 n Ax SWITCH1' ( X ^ ^ 1， 2，···到Ν )是各個電容切換電路之啟動訊號，可由^ 中未顯示，位於該電路4 〇 〇外之電路所產生。 、陶 要了解不論何時，可能會有。或多個電容切換電 啟動’以調節產生所需輸出頻率。例如，對電容切填 43 0而言，一” A1 SWITCH，’訊號可提供一預設電壓給電 4 3 6和4 3 8的閘極，藉此啟動電晶體4 3 6和4 3 8及交後％趲 440和442，以調節輸出頻率。據了解，電晶體可4、9電容 • MOS或PMOS元件。當更多切換電路被啟動時，壓挺= 如其所在位置所示，可以是一虛擬AC接地端 梆列降低了 LC槽的串接電阻，因而增加了電路40 〇的 質因素值。電容 44 (k和44 2分別和電阻446及448·隹 即電阻446和電容 440串接一起，如同電阻448和電容’ 串接一般’可視為一整合式差分低通濾、波器，用於消除外 g雜訊；一 VTUNE —BAND 1訊號連接到預設之電壓源，位於 機電路4 0 0之外部，圖中未示。此訊號供應一預設電壓至 器電路之LC槽會加入更多電容，而所有這些相關的電1逯 會影響到輸出頻率之調節。電晶體4 3 6和4 3 8經由/都 點444而互相連接，而節點444進一步接地。此節點 節 .、、、4 4 4 該節點450，以透過電阻446及448，bias the drains電 晶體4 3 6和4 3 8之汲極。其他電容切換電路4 3 2和 4 3 4則 可個別接收，'A2 SW I TCHn和” AN SW I TCHIfL號，如同電路 4 3 0—般，分別運作。雖然此實施例中出現三個電容切換
第19頁 1278177 五、發明說明（14) 電路，可依據系統的不同需求，使用數目較多或較少的電 容切換電路。 該頻率調諧電路4 0 2的一個優點為絕佳的線性度。電 容4 1 6和 4 1 8個別和可變電容4 2 0和 4 2 2的串接，可增加 頻率調諧電路4 0 2的線性度。第二.個優點是電路4 0 0所有的 電路組成零件皆呈絕佳對稱。在電路4 0 0中，交互耦接電 晶體結構4 0 8和4 1 0，電感4 0 6，頻率調諧電路4 0 2，頻帶調 _譜電路4 0 4的設計，都呈對稱式。相較於傳統壓控振盪器 設計，此設計對稱性降低了壓控振盪器偶次模式諧波，也 #低壓控振盪器輸出中，向上轉換之閃爍雜訊。此對稱 性大幅減少電路内之寄生電容，藉以在設計階段時，提供 輸出頻率穩定性，及set-on準確度。該輸出提供了更好的 訊號品質，同時降低了傳統壓控振盪器常見的訊號失真， •和雜訊問題。第三，該内建低通濾波器，不需額外零件， 即可消除外部雜訊。此實施例之另一優點為，因過程及溫 度差異（variations)所造成的輸出頻率差異，可藉由頻帶 調諧電路4 0 4補償，因而產生精確且穩定的振盪頻率。相 較於使用不對稱電感的傳統式設計，在一特定之功率消耗 準位下，此新設計可大幅改善輸出電壓擺幅（v ο 11 a g e i n g)及相位雜訊（分別達6 5 %與2 . 3 d B );同時，和傳統 電感設計相比，所需晶片面積可縮減達3 6 %之多。 圖五A顯示本發明另一實施例之另一個對稱化LC槽式 壓控振盪器電路5 0 0。 電路5 0 0係一具有多重調諧頻帶 (t u n i n g b a n d s )的調譜結構，具有一頻率電路5 0 1，由頻
第20頁 1278177 五、發明說明（15) 率調諧電路5 0 2和頻帶調諧電路5 0 4所組成。然而，和電路 4 0 0不同的是，電路5 0 0之輸出部是一分歧電感結構 (divided inductor structure)505，含有兩對稱式電感 5 0 5A和5 0 5B，並列且分別和壓控振盪器輸出端〇UTPUT_P 及 OUTPUT J串接。而且，該PM0S交互耦接電晶體結構408 被省略，只留下和NM0S交互耦接電晶體結構4 1 0相同之 N Μ 0 S交互搞接電晶體結構5 0 6。圖五B和圖五A很相似，除 ，了該兩對稱式電感5 0 5 A和 5 0 5 B係連接於兩輸出端和接地 之間，而PM0S交互耦接電晶體結構係連接到電源。在此實 Φ包例中，NM0S交互搞接電晶體結構被省略了。據了解，電 路5 0 0可用標準CMOS製程，形成於一半導體基板上，同時 具有和電路4 0 0相同的效能特性及優點。 以上說明提供許多不同實施例或實現本發明不同特徵 之實施例。所述零件與過程之特定實施例係用以幫助闡明 本發明。此等實施例當然僅係實施例，而非用以將申請專 利範圍再予限制。 雖然本發明在此以實施於一個或一個以上之特定例子 說明與描述，然其非用以限制於所示細節，因於其上可進 行不同修改與結構改變，而仍不悖離本發明之精神，且仍 申請專利範圍均等之範疇與範圍内。因此，附上之申請 專利範圍應被廣義地、且與本發明範圍一致之方式解讀， 如同以下所提之申請專利範圍。
第21頁 1278177 圖式簡單說明 一^—- 【圖式簡單說明】 第1圖：係表示一個傳統LC槽式壓控振盪器系統電路。 第2圖：係表示本發明一實施例的一高線性度之Lc槽式對 稱化壓控振盪器系統之一方塊圖。 第3圖：係表示本發明另一實施例，的LC槽式對稱化壓控振 盪器電路圖。 第4圖：係表示本發明另一實施例的LC槽式對稱化壓控振 盪器電路圖。 第5A與5B圖··係表示本發明另一實施例的兩個乙⑽式對稱 • 化壓控振盈器電路圖。 【主要元件符號說明】 1 0 0傳統LC槽式對稱化壓控振盪器系統電路 1 0 2可變電容 1 0 4電感 106 NMOS交互耦接之mosfET結構 1 0 8定流電源供應裝置 2 0 0高線性度、信號調變之對稱化LC槽式壓控振盪器系統 $ 0 2頻率調諧電路 1 0 4頻帶調諧電路 2 0 6核心電路 2 12鎖相迴路（PLL)模組 3 0晴稱化L C槽式壓控振盪器電路 3 0 2頻率調諧電路
1278177 圖式簡單說明 3 0 4頻帶調諧電路 3 0 6電感 3 0 8PMOS交互耦接之電晶體結構 3 10NMOS交互耦接之電晶體結構 3 1 2電源 3 1 4節點 3 1 6可變電容 --3 1 8可變電容 3 2 0節點 2 2可變電容 3 2 4可變電容 3 2 6開關 3 2 8開關 -3 3 0節點 3 3 2節點 ‘ 3 34電阻 ' 3 3 6電阻 40 0對稱化LC槽式壓控振盪器電路 4 0 2頻率調諧電路 ，0 4頻帶調譜電路 4 0 6電感 40 8PMOS交互耦接電晶體結構 410NMOS交互耦接電晶體結構 4 1 2電源
第23頁 1278177 圖式簡單說明 4 1 3頻率電路 4 14節點 4 16電容 4 18電容 4 2 0可變電容 4 2 2可變電容 4 2 4電阻 〃 42 6電阻 4 2 8節點 # 3 0電容切換電路 4 3 2電容切換電路 4 3 4電容切換電路 4 3 6電晶體 .438電晶體 4 4 0交換電容 '442交換電容 4 4 4節點 4 4 6電阻 4 4 8電阻 • 5 0節點 5 0 0對稱化LC槽式壓控振盪器電路 5 0 1頻率電路 5 0 2頻率調諧電路 5 0 4頻帶調諧電路
第24頁 1278177 圖式簡單說明 5 0 5分歧電感結構 5 0 5 A電感 5 0 5B電感 5 0 6 NMOS交互耦接電晶體結構
第25頁

Claims (1)

1278177 六、申請專利範圍 1. 一對稱化壓控振盪器系統，包括： 一頻率調諧電路用以接收一頻率調諧訊號； 一頻帶調諧電路，和該頻率調諧電路並連，包含至少 一切換電路，以接收至少一頻帶調諧訊號及至少一切 換訊號； 一核心電路，連接該頻率調諧電路及該頻帶調諧電 _ 路，可提供一第一輸出與一和該第一輸出互補之第二 ·- 輸出；該核心電路含有至少一電感模組，以提供一 預設電感； # 其中，在確認切換訊號後，使該切換電路啟動該頻帶 調諧電路，以配合該頻率調諧電路，藉以使得該第一 輸出與該第二輸出具有一輸出頻率，該輸出頻率係取 決於該核心電路、該頻率調諧電路、該調變電路及該 . 頻帶調諧電路之一總電感及一總電容，且該總電容及 該總電感係經由調整該頻率調諧訊號及該頻帶調諧訊 * 號所控制，使該輸出頻率為一預設頻率；以及 其中該壓控振盪器系統之所有組成元件皆係對稱設 置。 2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該頻率調諧電 ®路之頻率調諧訊號是由一鎖相頻率合成器所提供，以鎖 定輸出相位。 3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該核心電路更 包含： 至少一 PMOS交互耦接之電晶體結構，具至少一對交互
第26頁 1278177 六、申請專利範圍 耦接之PMOS電晶體，其源極皆耦接至一電源；以及 至少一 NMOS交互耦接之電晶體結構，具至少一對交互 耦接之NMOS電晶體，其源極皆耦接至一個電氣接地 端； 其中該PMOS和NMOS電晶體之汲極皆耦接至該第一輸出 或該第二輸出，兩者其一； 其中該PMOS或NMOS電晶體之一閘極，交互耦接至對應 - 成對之另一 PMO S或N Μ 0 S電晶體的一個没極（d r a i η ); 而且 ♦ 該一電感模組係以並連方式耦接至該頻率調諧電路及 該頻帶調諧電路，同時位於第一和第二輸出端之 4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該核心電路更 • 包含： 至少一 NMOS交互耦接之電晶體結構，具有至少一第一 " 與第二交互耦接之NMOS電晶體，其源極耦接至一電氣 接地端，且其沒極分別|馬接至一第一或第二輸出； 其中該第一和第二NMOS電晶體之閘極分別交互耦接至 該第二與第一 N Μ 0 S電晶體之汲極；而且 ® 其中該電感模組含有一第一電感模組，耦接於一電源 與該第一輸出之間，一第二電感模組，耦接於該電源 與該第二輸出之間。 5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該頻率調諧電 路更包括：
第27頁 1278177 六、申請專利範圍 一第一可變電容及一第二可變電容互相串接； 其中它們的第一端點，分別耦接至該第一輸出和第二 輸出，而其第二端點則是和頻率調諧訊號相接。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該頻率調諧電 路更包括： 一第一電阻與一第二電阻相互串接，而且一起並連耦 接到該第一及第二可變電容；以及 一第一電容與一第二電容，其第一端點分別耦接至該 第一輸出和第二輸出，而其第二端點則分別和該第一 ，和第二可變電容，及第一和第二電阻相連接，藉此串 接該可變電容及該電阻。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之系統，其中該第一和第二 電阻間之一中點連接到一頻率調諧偏壓信號。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該頻帶調諧電 路更包括： 一第一及一第二諷諧模組，具有一第一及第二預設電 容，其第一端點分別和該第一輸出及第二輸出耦接， 一第一及一第二電阻，相互串接，而且進一步和該第 一及第二調諧模組之第二端點間串接，而兩電阻間的 > 一中點係由該頻帶調諧訊號所控制；以及 一第一及一第二開關，相互串接，而且進一步和該第 一及第二調諧模組之第二端點中間串接； 其中當該交換訊號傳送到該開關之閘極，該第一及第 二調諧模組會被啟動。
第28頁 1278177 六、申請專利範圍 9 .如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該兩開關間之 中點耦接至一電氣接地端。 1 0 .如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該調諧模組為 可變電容。 11.如申請專利範圍第8項所述之糸統，其中該調諧模組為 MOS電容。 1 2. —種對稱化壓控振盪器系統，其係包括： - 一頻率調諧電路用以接收一頻率調諧訊號及一頻率調 諧偏壓信號； • 一頻帶調諧電路，和該頻率調諧電路並連，包含至少 一切換電路，以接收至少一頻帶調諧訊號及至少一切 換訊號； 一核心電路，連接該頻率調諧電路及該頻帶調諳電 路，可提供一第一輸出與一和該第一輸出互補之第二 輸出；該核心電路含有至少一電感模組，以提供預 設電感； 其中，在確認切換訊號後，使該切換電路啟動該頻帶 調諧電路，以配合該頻率調諧電路，藉以使得該第一 輸出與該第二輸出具有一輸出頻率，該輸出頻率係取 ® 決於該核心電路、該頻率調諧電路、該調變電路及該 頻帶調諧電路之一總電感及一總電容，且該總電容及 該總電感係經由調整該頻率調諧訊號及該頻帶調諧訊 號所控制，使該輸出頻率為一預設頻率；以及 其中該壓控振盪器系統之所有組成元件皆係對稱設
第29頁 1278177 六、申請專利範圍 置。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項所述之系統，其中該頻率調諧 電路之頻率調諧訊號是由一鎖相頻率合成器所提供，以 鎖定輸出相位。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項所述之系統，其中該核心電路 更包含： ^ 至少一 PMOS交互耦接之電晶體結構，具至少一對交互 .. 耦接之PMOS電晶體，其源極皆耦接至一電源；以及 至少一 NMOS交互耦接之電晶體結構，具至少一對交互 φ 耦接之NMOS電晶體，其源極皆耦接至一個電氣接地 端； 其中該PMOS和NMOS電晶體之汲極皆耦接至該第一輸出 或該第二輸出，兩者其一； ， 其中該PMOS或NMOS電晶體之一閘極，交互耦接至對應 成對之另一 PMOS或NMOS電晶體的一個汲極（drain); 而且 , 該一電感模組係以並連方式耦接至該頻率調諧電路及 該頻帶調諧電路，同時位於第一和第二輸出端之 • 5 .如申請專利範圍第1 2項所述之系統，其中該核心電路 更包含： 至少一 NMOS交互耦接之電晶體結構，具有至少一第一 與第二交互耦接之NMOS電晶體，其源極輕接至一電氣 接地端，且其汲極分別耦接至一第一或第二輸出；
第30頁 1278177 六、申請專利範圍 其中該第一和第二NMOS電晶體之閘極分別交互耦接至 該第二與第一 NMOS電晶體之汲極；而且 其中該電感模組含有一第一電感模組，耦接於一電源 與該第一輸出之間，一第二電感模組，耦接於該電源 與該第二輸出之間。 1 6 ·如申請專利範圍第1 2項所述之系統，其中該頻率調諧 電路更包括： 一第一可變電容及一第二可變電容，互相串接，其 中它們的第一端點，分別耦接至該第一輸出和第二輸 ► 出，而其第二端點則是和頻率調諧訊號相接； 一第一電阻及一第二電阻，互相串接，同時以並連方 式一起耦接到該第一及第二可變電容，該第一及第二 電阻間之一中點會耦接到該頻率調諧偏壓信號；以及 一第一電容及一第二電容，它們的第一端點，分別搞 接至該第一輸出和第二輸出，而它們的第二端點則分 別和該第一及第‘可變電容，以及該第一及第二電阻 耦接，藉此串接該可變電容及該電阻。 1 7 .如申請專利範圍第1 2項所述之系統，其中該頻帶調諧 電路更包括 > 一第一及一第二調諧模組，具有一第一及第二預設電 容，其第一端點分別和該第一輸出及第二輸出耦接， 一第一及一第二電阻，相互串接，而且進一步和該第 一及第二調諧模組之第二端點間串接，而兩電阻間的 一中點係由該頻帶調諧訊號所控制；以及
第31頁 1278177 六、申請專利範圍 一第一及一第二開關，相互串接，而且進一步和該第 一及第二調諧模組之第二端點中間_接；而且 其中當該切換訊號傳送到該開關之閘極，該第一及第 二調諧模組會被啟動。 1 8 . —種對稱化壓控振盪器系統，其係包括： 一頻率調諧電路用以接收一頻率調諧訊號及一頻率調 譜偏壓信號； - 一鎖相頻率合成器，可提供該頻率調諧訊號； 一頻帶調諧電路，和該頻率調諧電路並連，包含至少 一切換電路，以接收至少一頻帶調諧訊號及至少一切 換訊號； 一核心電路，連接該頻率調諧電路及該頻帶調諧電 路，可提供一第一輸出與一和該第一輸出互補之第二 輸出；該核心電路含有至少一電感模組，以提供預 設電感； ' 其中，在確認切換訊號後，使該切換電路啟動該頻帶 調諧電路，以配合該頻率調諧電路，藉以使得該第一 輸出與該第二輸出具有一輸出頻率，該輸出頻率係取 決於該核心電路、該頻率調諧電路、該調變電路及該 ® 頻帶調諧電路之一總電感及一總電容，且該總電容及 該總電感係經由調整該頻率調諧訊號及該頻帶調諧訊 號所控制，使該輸出頻率為一預設頻率；以及 其中該壓控振盪器系統之所有組成元件皆係對稱設 置。
第32頁 1278177 六、申請專利範圍 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項所述之系統，其中該頻率調諧 電路更包括： 一第一可變電容及一第二可變電容，互相串接，其 中它們的第一端點，分別耦接至該第一輸出和第二輸 出，而其第二端點則是和頻率，調諧訊號相接； 第一電阻及一第二電阻，互相串接，同時以並連方式 一起耦接到該第一及第二可變電容，該第一及第二電 阻間之一中點會耦接到該頻率調諧偏壓信號；以及 一第一電容及一第二電容，它們的第一端點，分別耦 | 接至該第一輸出和第二輸出，而它們的第二端點則分 別和該第一及第二可變電容，以及該第一及第二電阻 耦接，藉此串接該可變電容及該電阻。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項所述之系統，其中該頻帶調諧 電路更包括： 一第一及一第二調諧模組，具有一第一及第二預設電 容，其第一端點分別和該第一輸出及第二輸出耦接； 一第一及一第二電阻，相互事接，而且進一步和該第 一及第二調諧模組之第二端點間串接，而兩電阻間的 一中點係由該頻帶調諧訊號所控制；以及 > 一第一及一第二開關，相互串接，而且進一步和該第 一及第二調諧模組之第二端點中間幸接； 其中當該切換訊號傳送到該開關之閘極，該第一及第 二調諧模組會被啟動。
第33頁
TW094119387A 2004-08-04 2005-06-10 Symmetrical linear voltage controlled oscillator TWI278177B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US59926004P 2004-08-04 2004-08-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200607224A TW200607224A (en) 2006-02-16
TWI278177B true TWI278177B (en) 2007-04-01

Family

ID=35042139

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW094108832A TWI257201B (en) 2004-08-04 2005-03-22 Signal modulated voltage controlled oscillator system
TW094119387A TWI278177B (en) 2004-08-04 2005-06-10 Symmetrical linear voltage controlled oscillator
TW094119391A TWI311854B (en) 2004-08-04 2005-06-10 Highly-linear signal-modulated voltage controlled oscillator

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW094108832A TWI257201B (en) 2004-08-04 2005-03-22 Signal modulated voltage controlled oscillator system

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW094119391A TWI311854B (en) 2004-08-04 2005-06-10 Highly-linear signal-modulated voltage controlled oscillator

Country Status (3)

Country Link
US (3) US7102454B2 (zh)
CN (3) CN100461618C (zh)
TW (3) TWI257201B (zh)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7102454B2 (en) * 2004-08-04 2006-09-05 Via Technologies, Inc. Highly-linear signal-modulated voltage controlled oscillator
US20060255865A1 (en) * 2005-05-11 2006-11-16 Comlent Holdings, Inc. Differential switches for voltage controlled oscillator coarse tuning
GB2430092A (en) * 2005-09-08 2007-03-14 Sony Uk Ltd Drive circuit for voltage controlled differential oscillator employing coupling capactiors
US7394329B2 (en) * 2005-09-14 2008-07-01 Silicon Laboratories Inc. Analog varactor
KR100644818B1 (ko) * 2005-09-27 2006-11-14 한국전자통신연구원 큐-부스팅 회로
US8049302B2 (en) * 2005-09-30 2011-11-01 Broadcom Corporation On-chip capacitor structure with adjustable capacitance
US7675138B2 (en) 2005-09-30 2010-03-09 Broadcom Corporation On-chip capacitor structure
US20070241834A1 (en) * 2006-03-28 2007-10-18 Kun-Seok Lee Frequency fine- tuning circuit and voltage-controlled oscillator including the same
KR20070103209A (ko) * 2006-04-18 2007-10-23 삼성전자주식회사 멀티대역용 전압 제어 발진기 및 이를 포함하는 ｒｆ 통신장치
US7564275B2 (en) * 2006-06-10 2009-07-21 Freescale Semiconductor, Inc. Switching circuit and a method of driving a load
DE102006041804B4 (de) * 2006-09-06 2014-04-03 Infineon Technologies Ag Phasengekoppelter Regelkreis
TWI321909B (en) * 2006-11-17 2010-03-11 Sunplus Technology Co Ltd Switch capacitance and varactor bank applied to voltage controlled oscillator having constant kvco
WO2008123016A1 (ja) * 2007-03-09 2008-10-16 Panasonic Corporation 局部発振器とこれを用いた受信装置及び電子機器
US7760032B2 (en) * 2007-04-20 2010-07-20 Tialinx, Inc. Self-compensating voltage-controlled oscillator
US7605667B2 (en) * 2007-04-26 2009-10-20 Mediatek Inc. Frequency synthesizer with a harmonic locked phase/frequency detector
US7675373B2 (en) 2007-05-29 2010-03-09 Infineon Technologies Ag Voltage controlled oscillator circuit and a method for configuring a voltage controlled oscillator circuit
JP2008311820A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Toshiba Corp 電圧制御発振器および発振制御システム
TWI352508B (en) * 2007-11-30 2011-11-11 Univ Nat Taiwan Transistor-based voltage-controlled oscillator and
TWI376100B (en) * 2008-01-07 2012-11-01 Mediatek Inc Mixed-mode phase locked loops and linear phase correction units
CN101682293B (zh) * 2008-03-28 2013-10-30 松下电器产业株式会社 压控振荡器、以及使用其的锁相环电路和无线通信设备
US7834712B2 (en) * 2008-10-09 2010-11-16 Altera Corporation Techniques for providing option conductors to connect components in an oscillator circuit
US8058938B2 (en) * 2009-04-30 2011-11-15 Project Ft, Inc. Voltage controlled oscillator
US8044739B2 (en) * 2009-06-09 2011-10-25 Qualcomm Incorporated Capacitor switching circuit
CN101944880B (zh) * 2009-07-08 2013-09-25 杭州中科微电子有限公司 一种采用调谐曲线补偿vco的方法及其电路模块
US8203374B2 (en) * 2010-05-06 2012-06-19 Aeroflex Colorado Springs Inc. Electrically tunable continuous-time circuit and method for compensating a polynomial voltage-dependent characteristic of capacitance
US8275336B2 (en) * 2010-06-23 2012-09-25 Richwave Technology Corp. Apparatus and method for digitally controlling capacitance
WO2012054826A1 (en) * 2010-10-21 2012-04-26 Cornell University An oscillator circuit and system
CN102158224A (zh) * 2011-04-12 2011-08-17 广州润芯信息技术有限公司 一种压控振荡器
WO2013102160A1 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Tensorcom, Inc. Method and apparatus of capacitively coupling an adjustable capacitive circuit in a vco
US9236872B2 (en) * 2012-03-12 2016-01-12 Seiko Epson Corporation Voltage-controlled oscillator, signal generation apparatus, and electronic device
CN104135233B (zh) * 2013-05-02 2017-05-10 成都振芯科技股份有限公司 低噪声压控振荡器偏置电路及频率源自校准方法
US9805016B2 (en) * 2013-10-22 2017-10-31 Microsoft Technology Licensing, Llc Techniques to present a dynamic formula bar in a spreadsheet
WO2015196160A1 (en) 2014-06-19 2015-12-23 Project Ft, Inc. Memoryless active device which traps even harmonic signals
JP6770788B2 (ja) * 2014-09-24 2020-10-21 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器および移動体
US9929123B2 (en) * 2015-06-08 2018-03-27 Analog Devices, Inc. Resonant circuit including bump pads
EP3107213B1 (en) * 2015-06-18 2021-01-06 Nxp B.V. Frequency synthesizer circuit with linearized gain of the controlled oscillator
JP6691287B2 (ja) * 2015-11-18 2020-04-28 株式会社ソシオネクスト 電圧制御発振回路及びｐｌｌ回路
US10432141B2 (en) 2015-12-18 2019-10-01 Qualcomm Incorporated Multimode voltage controlled oscillator
US9673753B1 (en) * 2016-01-19 2017-06-06 Cavium, Inc. Voltage-controlled oscillator with improved tuning curve linearization
CN109818611B (zh) * 2018-12-27 2020-12-01 西安电子科技大学 一种应用于全数字锁相环的数字控制振荡器
CN111464179B (zh) * 2020-04-28 2024-03-01 恒玄科技(上海)股份有限公司 一种谐振频率控制电路
US11527991B2 (en) * 2020-11-23 2022-12-13 Synopsys, Inc. Circuit for extended voltage control oscillator gain linearity
US11356058B1 (en) * 2020-12-17 2022-06-07 Cypress Semiconductor Corporation Oscillator with frequency variation compensation
CN113595505B (zh) * 2021-06-25 2023-08-29 西安空间无线电技术研究所 一种抗干扰x波段压控振荡器
CN115276564B (zh) * 2022-07-30 2023-03-21 上海锐星微电子科技有限公司 一种用于优化线性度的压控振荡电路、压控振荡方法及芯片

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4314424A1 (de) 1993-05-03 1994-11-10 Philips Patentverwaltung Oszillator
US5686864A (en) * 1995-09-05 1997-11-11 Motorola, Inc. Method and apparatus for controlling a voltage controlled oscillator tuning range in a frequency synthesizer
US5821820A (en) * 1997-10-15 1998-10-13 Motorola Inc. Dual band voltage controlled oscillator
US6566971B1 (en) * 2000-02-24 2003-05-20 Broadcom Corporation Method and circuitry for implementing a differentially tuned varactor-inductor oscillator
DE10056943C1 (de) * 2000-11-17 2002-04-11 Infineon Technologies Ag Oszillatorschaltung
CN100566198C (zh) * 2001-05-16 2009-12-02 Nxp股份有限公司 用于调制射频发射器电路输出电压的方法和射频发射器电路
AU2003213570A1 (en) * 2002-02-26 2003-09-09 The Regents Of The University Of Michigan Mems-based, computer systems, clock generation and oscillator circuits and lc-tank apparatus for use therein
JP3774454B2 (ja) * 2003-09-09 2006-05-17 株式会社東芝 周波数直接変調装置及び通信システム
US7102454B2 (en) * 2004-08-04 2006-09-05 Via Technologies, Inc. Highly-linear signal-modulated voltage controlled oscillator

Also Published As

Publication number Publication date
CN100514839C (zh) 2009-07-15
TW200607225A (en) 2006-02-16
CN100461618C (zh) 2009-02-11
CN1694347A (zh) 2005-11-09
US20060028281A1 (en) 2006-02-09
TWI257201B (en) 2006-06-21
TW200607224A (en) 2006-02-16
CN100514840C (zh) 2009-07-15
TW200607223A (en) 2006-02-16
US7102454B2 (en) 2006-09-05
US20060028283A1 (en) 2006-02-09
CN1694348A (zh) 2005-11-09
US7298225B2 (en) 2007-11-20
CN1671037A (zh) 2005-09-21
TWI311854B (en) 2009-07-01
US7209017B2 (en) 2007-04-24
US20060028282A1 (en) 2006-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI278177B (en) Symmetrical linear voltage controlled oscillator
US8125282B2 (en) Dual-band coupled VCO
JP5154419B2 (ja) 可変集積インダクタ
US7518458B2 (en) Oscillator and data processing equipment using the same and voltage control oscillator and data processing equipment using voltage control oscillator
US10211779B2 (en) Boosting varactor capacitance ratio
TWI528706B (zh) 基於相位調諧技術調諧ｌｃ振盪器頻率的方法和電路
US20090302958A1 (en) Digitally controlled oscillator and phase locked loop circuit using the digitally controlled oscillator
US8629732B2 (en) Voltage-controlled oscillators and related systems
US9379663B1 (en) LC oscillator circuit with wide tuning range
US8665030B2 (en) Voltage-controlled oscillator
CN101212198A (zh) 压控振荡器
TW200843352A (en) Oscillating apparatus and method for reducing phase noise of oscillating signal generated from oscillating apparatus
CN113949345A (zh) 振荡器电路
US7292113B2 (en) Multi-octave band tunable coupled-resonator oscillator
KR20080112813A (ko) 능동 인덕터를 이용한 전압제어 발진기
Seshan et al. Design of low power 2.4 GHz CMOS LC oscillators with low phase-noise and large tuning range
US20090189706A1 (en) Inductance-switchable dual-band voltage controlled oscillation circuit
JP2005253066A (ja) 直接変調ｃｍｏｓ・ｖｃｏ
JP2012253561A (ja) 電圧制御発振器
Rachedine et al. Performance review of integrated CMOS VCO circuits for wireless communications
Khyalia et al. A Wide Tuning Range Phase Locked Loop for 38 GHz Transceiver in 65 nm CMOS
US11973465B2 (en) Oscillator circuit
Aqeeli et al. Design of a high performance 5.2 ghz low phase noise voltage controlled oscillator using 90nm cmos technology
Pittorino et al. A UMTS-complaint fully digitally controlled oscillator with 100Mhz fine-tuning range in 0.13/spl mu/m CMOS
Aparicio Joo Frequency generation techniques for integrated applications