1296878 ’ 九、發明說明： • 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及在軌設備的集成晶#或電路上的振蕩器，特 別地’本發明涉及用於諸如無線網路設備的通訊設備中具有交 叉連接結構的基於變容二_正交輸出振蕩器。 【先前技術】 在家庭内或賴物㈣無線通訊和直接通訊的使用日漸 瞻普及。在像統的通訊系統，資料可被調整成至少一個射頻（吧 載波並作爲調製的信號發射。無線電收發機接收該耵調製信 號並解調該信號以重新獲得#料。在無線顧中，調製該資料 並通過無_路發賴另-個地點。無線設備糾戶的設備接 收該信號並解調該信號以用於具體應用。 不官通汛系統或設備是何類型，無線電收發機通常包括天 線、濾波部分、低雜訊放大器、中頻（IF)級和解調器。該天 • 、線翻復調製信號並提供該信號到濾波部分。該濾波部分可 以將想要的RF信號傳送到低雜訊放大器。低雜訊放大器放大 接收到的想要的RF信號並提供放大的信號到正級。正級可以包 括一個或多個振蕩器、混頻器、或加法器來逐漸降低該奸信 號的頻率到中頻信號，或者基帶信號。IF級提供IF、或基帶信 號到解調器。根據特定的協定、運算法則或方法，該解調器解 調該信號來重新得到在應用中使用的資料。 一些應用可以使用從振蕩器來的正交輸出信號。例如普通 1296878 的振蕩器’這些振蕩器想要輸出具有特定的頻率的信號。當該 振蕩器達到該特定的頻率，該振蕩器可以鎖定該頻率。如^該 振蕩器时產生該特定的頻率，則可以通過反饋或其他方式調 整該振蕩器，直到得到該特定的頻率。可以使用具有 級的卿縣ϋ來提供正錄出。每—舰可狀 360度的相位移動。 、 邛的 -由於射兩個❹她’卿振蕩科纽增_雜訊以 及引入相位偏移錯誤。這些動作降低了輸出信號並 蕩糊細㈣她能畴 = 應用:適當的鮮範_生成。進—步的，這些振蕩器的= 一、，及在提供繼信號_„時增加了延
:通過電壓到電流的轉換器來使用電流控:J 號。將控制電壓加到轉換器，料輸出電流控制紳m 【發明内容】 了讀特定振蕩器的雜訊。 -m目移例’揭不了―種振蕩器。該振蕩器包括第 周相移動電路，該第—周__路包 2 的第一電極和具有第二周相移動亟=周相私動 電路產生包括第―周相移動和第二_動。:第ΓΓ動 動。該振蕩器還包括第二周相移動電路’該第:周相移 包括具有第三周相移動的第三電極和具有°目私動電路 四電極。該第-月相,” 四周相移動的第 周姊動電路產生包括第三周相移動和第四周 1296878 相移動的第二總周相移動。該第一周相移動電路的輸出連接到 第二周相移動電路的輸入。該第二周相移動電路的輸出交又連 接到第一周相移動電路的輸入。 根據較佳貫施例，還揭示了一種具有交又連接結構的捃 “裔電路。該振蕩電路包括第一周相移動電路。該振蕩電路還 包括第二周相移動電路來接收來自第一周相移動電路的輸出 作爲輸入，以及交叉連接到第一周相移動電路的輸入的輸出。 邊振蕩電路還包括在第一或第二周相移動電路中的多個電極 的至少-個電極電路。該至少一個電極電路包括一個變容二極 體（varactor)來改變至少一個電極電路的周相移動。 根據較佳實闕，麵示了—個魏和觀調製信號的 收發機。該收發機包括射頻接收機/發射機。該收發機還包°括 連接到射雜收機/發射_巾頻元縣更改剡/來自射頻接 收機/發射機的信號。該收發機還包括在中頻元件内的振蕩電 路來産生回應該信號的正交輸出信號，並且還包括具有多個電 極中的-個電極的周相軸電路。該電極包括調整由周相移動 電路産生的周相移動的變容二極體。 ，據較佳實施例’還揭示了—種用於調整在周相移動電 相rZ連接振蕩器中的周相移動的方法。該方法包括調整周 相牙夕動電路的電極的變容二 版邊周相移動電路在一個振蕩 裔内並且連接到另一個周相移 士四 私路。该方法還包括根據所述 谷—極體改變由周相機電路産生_相移動。 7 1296878 根據較佳實關，還揭示了—_於調整蚊連接振蕩 器的周相移動電路的電路。該電路包括用於通過周相移動带路 的電極調整變容二極_調整裝置。該助移_路在—:振 蕩器内並且連接到另一個周相移動電路。該電路還包括 據所述變容二極體改變由該周相移動電路產生的周相移動的 x 改變裝置。 根據本發明的-個方面，提供—種振蕩器，包括： 第周相移動％路’其包括具有第一周相移動的第一電 極和具^二周相移動的第二電極，其中該第—周相移動電路 產生匕括帛肖相移動和第二周相軸的第—總周相移動；以 及 第二周相鶴電路，其包括具有第三m目移動的第三電 極和具有細m目移_細電極，其中該第二周相移動電路 產生^括第^周相移動和第四周相移動的第二總周相移動， /、中第周相移動電路的一個輸出連接到第二周相移 動電路的一個輸入；以及 其中，第二周相移動電路的一個輸出交叉連接到第一周 相移動電路的一個輪入。 #本I明之-特點是，該振蕩器進—步包括—個大致等於 # 相移動和第二總周相移動的交叉連接周相移動。 本么明之-特點是，該第—電極包括—個電容。 本發明之-特點是，該電容爲—㈣容二極體。 1296878 本發明之一特點是，該變容二 半導體 極體包括一個金屬氧化物 本發明之一特點是，該全屬巧 屬氧化物料體。a屬賊物料㈣-條通道金 本發明之-特點是，該n通道金屬氧化物半導體包括 NWELL結構的订通道金屬氧化物半導體 動電路♦電路和第二周相移 她=發明之—特點是’該正交輪出根據在第―和第二周相 移動電路接收到的控制信號而産生。 小m月之一特點是’該第一周相移動電路進一步包括至 广個輕到第-電極或第二電極中的至少-個的電容。 小特點是’该第二周相移動電路進-步包括至 少固連接到第三電極或第四電極中的至少—個的電容。 如二批卩’提供—種具有蚊連接結構的振蕩電路， 该振蕩電路包括： 弟周相移動電路； 動電路，其接收來自第一電路的輸出來作爲 :;以及且具有―個交叉連接到第-周相移動電路的輸入的輸 在^第 .^ —或第二相位電路的多個電極中的至少一個電極電 路，其中*|歹至小 人夕—個電極電路包括一個變容二極體來改變由至 1296878 少一個電極電路的產生的周相移動。 ^月之4寺點疋，該至少—個電極電路包括電阻。 本fx明之-特點是，該變容二極體提供電容到該至少一 個電極電路。 本㈣之一特點是，該變容二極體包括金屬氧化物半導 體。 本發明之―_是，該金物半導體包括—伽通道 金屬氧化物半導體。 — 雜本發明之一特點是，該n通道金屬氧化物半導體在變容二 極體内配置爲Nweu結構。 偏以本發明之一特點是’該振蕩電路進一步包括一個用於多 ，電極的總周相移動，其大約等於第二周相移動電路和第 相移動電路之間的交叉連接周相移動的1/2。 σ ^據本發明，提供—種用於發射和接_製信號的 機，该收發機包括： 、 射頻接收機/發射機； 連接到射頻接收機/發射機的中頻 射頻接收機/發射機的信號；以及 儿改鄉來自 =中頻元件内的振蕩電路，其產生回應該信號的正交輪 〜並且包括具有多個電極中的—個的周相移動電路^ 電極包括調整由周相移動電路産生的周相移動的變容二 ^96878 本兔明之_特點是，雜發麟—步包括連接以接收該 正交輸出信號的解調器。 ^本t明之一特點是，該振蕩電路配置爲具有該周相移動 電路和另-個相位電路的環形振蕩器。 本發明之—特點是，該環形振蕩ϋ包括交叉連接結構中 的周相寿夕動電路和另一周相移動電路。 本發明之-特點是，該變容二極體包括第—半導體材料。 本發明之一特點是，該第一半導體材料包括η通道金屬氧 化物半導體。 根據本發明，提供了—觀於調整交叉連接振蕩器的周 相移動的方法，該方法包括： 調整在周相移動電路_電極的變容二極體，該周相移 動電路在振蕩态内並且連接到另一個周相移動電路；以及 根據變容二極體改變由周相移動電路產生的周相移動。 本發明之一特點是，該調整步驟包括調整該變容二極 體，该變容二極體連接到在電極内的電阻來產生周相移動。 本發明之-特點是，該方法進-步包括在變容二極體處 接收控制電壓。 本發明之-特點是，該方法進—步包括産生回應該控制 電壓的在該變容二極體的相當數量的電流。 本發明之-特點是，該産生步驟包括在控制電壓達到或 接近極限時産生該相當數量的電流。 ^296878 _本發明，贿了—整在蚊連接射 。目移動電路的周相移動的電路，該電路包括：“、 體難周娜動電財的電_變容二極 路，=及相移输在編恤物另—靖目移動電 :移動電路 改交裝置，用於根據該變容二極體改變由周相 産生的周相移動。 【實施方式】 - 現在結合上述附圖對本發明的具代表性的實施例進行說 明。根據詳細說明以及關，該具代表性的實施例將更詳細的 被揭示’其巾_峨位絲相_元件。 圖1爲根據優選實施例的具有振蕩電_6的發機i 〇〇的 示意圖。收發機100可以用於通訊系統、設備、方法和類似場 合。收發機100可以包括無線通訊裝置來發射和接收在無線網 路或其他無線通訊上的信號。收發機100可以接收/發射經過轉 換和調製或解調的RF信號。收發機100通過利用由见^接收機/ 發射機102接收的信號的例子在下面進行更詳細地描述。可選 擇的’收發機100還可以通過RF發射機/接收機102傳送信號。 RF接收機/發射機102可以接收來自其他來源的信號。更適 宜的，該信號通過無線通訊網絡到達連接到RP接收機/發射機 102的天線。RF接收機/發射機102可以將接收到的rf信號轉換 爲中間信號或基帶信號，從而允許更多的或增加的處理。 12 1296878 . 該信號傳送到中頻（IF)元件104。IF元件H)4可以包括振 蕩電路刚，來產生具有收發機100期望的特定頻率的輸出信號 116。正元件斷以接收控制信號刚，該控制信獅確定了 期望頻率並用作啓動輸出信號116的控制信號。控制信號應 可包括提制振蕩電路106的賴韻。職腕可以包含於 振蕩電路丨〇6中’以在需要時雜繼_8爲轉換電流信號: 振蕩電路106可以包括兩個級或周相移動電路。更適宜 • 的’振蕩電路廳包_相機電路12()和馳雜電路122。 周挪_賴0和122還簡舰料元。周挪動電路⑽ 産生周相移動124。周相移動電路122産生周相移動126。周相 移動電路120和周相移_路122可聰製成麵蕩電路娜内 的交叉連接級。周相移動128可以爲由交又連接結構產生的交 叉連接周相移動。 在揭示的乂又連接結構中’周相移動電路12G的正輸出 • (〇P)可以連接到周相移動電路⑵的正輸入（IP)。相位變 換電路120的負輸出（0N)可以連接到周相移動電路122的負 輸入（IN)目而，周相移動電路12〇的輸出可以直接連接到 周相移動電路122的輸入。另外，周相移動電路的OP可以交叉 連接到周相私動電路120的IN。周相移動電路122的〇N可以交 叉連接到周相移動電路12〇的jp。 如上面揭示的’周相移動電路120和122分別產生周相移動 124和126周相移動以和126可以大約等於交叉連接的周相移 1296878 動128。較佳的實施例是，交又連接周相移動断以接近⑽ 度。周相細24和爾顺有大_度轉目義。可以校 準、或調整周相移動電路12〇和〗22，來產生周相移細和 126。振蕩電路106的總周相移動可以九約等於細度。 在個例子中，控制域1〇8可以由振蕩電路廳來接收。 振蕩電路觸可⑽過根據或指定_桂生輸出來與控 制信號m反應。助義伽2G⑽增加助移動産生輸 出信號116。例如’交又連接周相移動電路120和122，從而總 周相移動、.轉於細度。g]此，輸幻簡财會超$控制信號 108或其他可應用的信號的相位。 可以將輸出信號116輸出到解調器118。IF元件辦還可以 使用輸出鮮116。進—步的，1F元件1G何以包括附加的振蕩 電路06從而夕個振^姻於産生多樣的輸出信號μ。振 蕩電路廳最好是可以難的，以提供不_頻率到收發機 100 〇 收發機100可以在積體電路或晶片上實現。更爲適宜的， 接收機剛可以在胁鱗通賴通訊設備⑽集成晶片上實 現。進-步的’收發機⑽可以在不_鮮下操作來產生在 不同頻率範_輸幻t號116。更爲適宜的，這個頻率範圍可 以！於500MHz。更爲適宜的收發機⑽可以在大約1_出 到200MHz的頻率範圍内操作。 圖2爲根據優選實施例的振蕩電路106的示意圖。圖2與圖1 14 1296878 * 揭示的振蕩電路106相互關聯。然而，圖1並不爲圖2所揭示的 • 實施例所限制。 圖2的振蕩電路106包括周相移動電路2〇2和2〇4。周相移動 電路202可以稱爲第二級周相移動電路。周相移動電路％何以 稱爲第-級周相移動電路。交又連接周相移動電路2〇2和2〇4， 從而周相移動電路204的輸出或0P和〇N可以直接連接到周相 移動電路202的輸入或IP和in上。周相移動電路2〇2的輸出或 籲 OP和ON父叉連接到周相移動電路2Q4的輸入或1?和取上。 210可以連接到偏壓（bias)和電源（vdd)電壓216。電壓216 也可以疋應用于周相移動電路2〇2使得周相移動電路2〇2能夠 工作的其他標準電壓或信號。INH208可接收來自周相移動電 路204的負輸出。ip門21〇接收來自周相移動電路2〇4的正輸 出。周相移動電路202還可以包括電極220、222、224和226。 鲁 周相移動電路202還可以包括與地290連接的電容228、230、232 和234。更爲適宜的，電極220、222、224和226可以産生用於 周相移動電路202的周相移動。 例如，如電極220，當電極220被電壓控制信號（VCL) 270 啟動時，産生周相移動256。該電極220同樣也連接到電容228。 電極222可以並聯連接到電容228。電極222産生周相移動258。 共同的，電極220和222産生等於周相移動256和258之和的總周 相移動。可調整電極220和222以産生不同的周相移動。然而， 15 1296878 . 馳22G和222_助鶴最奴雜錢鱗。 例如，由電極220和222產生的總周相移動可以九約等於周 相移動260的一半。該由電極22〇和222產生的總周相義可以 大約等於90度。然而，周相移動256和258不限於衫度或其他等 於9〇度的任意組合關相義值。例如，電極22()可以産找 度的周相移動256。電極222可以產生⑼度的周相雜258。在 這個例子中，可調㈣極22〇來産生5〇度的周相義256，並可 • 以調整電極222來產生40度的周相移動258。因此，根據這個例 子，電極220和222可在周相移動電路2〇2内調整和改變。 電極224和226可以與電極220和222相同的方式運作。電極 224和226也可以産生周相移動。當電極22〇、222、224、 接收到電壓控制信號270時，電極220、222、224、226根據包 括電極220_226的電路產生適當的周相移動。這些電路包括可 按需調整的元件。 # 周相移動電路204可以與周相移動電路202相同的方式運 作。周相移動電路204包括産生與在周相移動電路2〇2的電極 220相同的周相移動的電極240、242和246。周相移動電路2〇4 也可以包括電容248、250、252和254。電容248-254可以與電 極240-246並聯地設置。電容248-254還連接到地面290。 周相移動電路204還包括IN門212和IP門214。門212和214 可以父叉連接到周相移動電路202的輸出。例如，IP門214可以 連接到周相移動電路202的負輸出，而IN門212可以連接到正輸 16 1296878 出門212和214還可以連接到偏壓和Vdd電壓信號212。如同電 歷信號216、電歷信號218不限於偏歷和v此電壓，而是可以包 括用於插作周相移動電路204的任意其他信號。 電極2抓246連接到電壓控制信號270。電極240-246可以産 生與周相移動電路2〇2的電極22〇_226相同的周相移動。最好調 整由電極2.246産生的周相移動爲大約等於周相移動26〇的 —一半的總周相移動。電極雛施最好産生大約9〇度的總周相 移動。 因此’振蕩電路106可使用周相移動電路2〇2和2〇4産生總 • . . · . 周相移動。例如，這個總翻鶴可社約爲遍度。例如， 根據想要得到的輸出信號，電極22〇_226和24〇_246可以産生總 值約爲180度的周相移動值。振蕩電路1〇6根據由電壓控制信號 270啟動的電極產生—個期望的正交輸出。根據這個期望的輸 出了對正的或負的輸出做相應的移動相位。如上面所揭示 的，周相移動電路202和20何以稱爲級。換而言之，周相移動 電路202和204可以爲在振蕩電路1〇6内的級、或延時單元。因 此，每一級可以提供一個延時。 圖3A是根據優選實施例的電極3〇〇的電路結構示意圖。電 極300與圖2所揭示的電極220_226和24〇-246相互關聯。電極 300是根據本發明的優選實施例的結構的一個例子。然而，電 極220-226和240-246不限於電極3〇〇所揭示的結構。 電極300可以由電壓控制信號32〇啟動來産生周相移動 17 1296878 302。周相移動302可以與其他周相移動結合而産生總的周相移 ， 動。電極300可以包括電阻（R) 304和變容二極體（VR) 308。 電阻304可以連接到地面306。電阻304和變容二極體308可以会士 合以産生周相移動302的周相移動。爲了校準、改變或調整電 極300，變容二極體308爲可調節元件。 變容二極體308可以爲n通道金屬氧化物半導體 (NMOS)。可選擇的，變容二極體3〇8可以爲㈣二極體或口 _ 通道MO_S。進一步的，變容二極體3〇8可以爲具有]^观][^結 構的NMOS二極體。 參閱圖4，根據優選實施例，揭示了具有NWELL結構的 NMOS二極體400。門404和N+接觸件（N+contacts) 4〇2可以建 立於NWELL 406内部上方。門4〇4和接觸件4〇2可以爲麵〇§ 二極體4GG的控制電極。通軸加正賴在門4Q4^nwell 406之間，堆積成一個表面，從而_〇§4㈨的電容大約等於氧 • 化物電容。可以倒轉施加的電壓，並刪除表面，從而NMOS400 的電谷降低。因此，觀(^二極體可以作爲用於調整操作 和校準電極的可變電容。 重新參考附圖Μ，爲了校準周相移動逝，變容二極體遍 。乂改文八電谷。通過使用圖4所揭示的刪〇8二極體伽，結 :电極3GG可付到在周相移動電路内的—個更好的q、或電 荷、因數。進一步的，可以在較大的調整範圍内得到更好的嗓 音抑制。另—個義是—個更大的最大電流到最小電流的比 1296878 率，其反過來增加了調整範圍。因此，諸如振蕩電路1〇6的使 用電極300振蕩電路，與傳統的振蕩電路相比，可以提高性能、 雜訊抑制和電荷因數。進一步的，在變容二極體3〇8内産生電 流電荷的電壓閾值保持在或接近於零。爲了使電壓更好的符合 4 置、、及（previous stage )或後續級（subsequence stage )，保持 電壓的閾值在或接近於零可以提高電極3〇〇的性能。例如，可 將電壓控制信號320加到振蕩電路内的多個級、或電極。保持 閾值在或接近於零可以使電壓信號32〇提高性能。 - 圖3B是根據揭示的實施例的電極3 5 〇的另一種電路結構的 不意圖。電極350産生周相移動352。電極35〇也包括電阻354 和變容二極體356。變容二極體356可以與圖3A揭示的變容二 極體308相同 '然而，變容二極體说内的電阻％何以與電極 300的結構不相同。在圖3Bf所揭示的結構，如果周相移動μ) 了通過麦谷一極體356校準或改變，電阻354可以不連接到地 面黾疋&制“號320可以啟動電極350來産生周相移動352。 儘管使用NWELL結構中的NMOS揭示了變容二極體3〇8 和356，其他二極體和結構也可以適用于本發明的電極3〇〇和 350。例如’可以使用p_n二極體來調整任何使用電極細或3% 的振蕩電路。進-步的，爲了在振蕩電路産生周相移動和減少 雜訊，變容二極體3〇8或356可以使用PWELL結構中的pM0S。 具有本領域普通技能的人員可容易地理解的是，如上所述 的本發明可以不同的順序、和/或與上述揭露結構中不同的硬 19 1296878 牛來$現gi此，儘官已基於上述較佳實施例揭露了本發 明’對於本領域技術人胃來說_見的是，可在保留本請求 的發明的精神和麵峨—定的修改、變化以及等價替換。因 此’爲了確定本發明的邊界和界限，可參考附加的權利要求和 其等效。 【圖式簡單說明】 爲了正確的理解本發明，將結合關進行說明，其中： 圖1是輯優選實施例的具有交叉連接振、蕩電路的收發機的示 意圖； 圖2是根據優選實施例的振蕩電路的示意圖； 圖3A是根據優選實施例的在周相移動電路内的電極的示意 圖； 圖3B是根據優選實關的在周相移動電路⑽另—電極電路 的示意圖； H是實施例的用於在周相移動電路_電極的變 谷一極體的不意圖。 【主要元件符號說明】 收發機100 中頻（IF)元件104 控制信號108、110、114 輪出信號116 处接收機/發射機102 振蕩電路106 轉換器112 解調器118 周相移動電路120、122 周相移動124、126 交叉連接周柿動128 帛二級m目移動電路202 20 IN 門 208、212 電壓信號216、218 電容 228、230、232、234 電容 248、250、252、254 電壓控制信號（VCL) 270 電極 300、350 電阻 304、354 電壓控制信號310 : 320 NM0S 二極體 400 門404 1296878 第一級周相移動電路204 IP 門 210、214 電極 220、222、224、226 電極 240、242、246 周相移動256、258、260 地面290 周相移動302、352 地面306 變容二極體308、356 N+接觸件（N+contacts) 402 NWELL 406
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