TWI477059B - 低相雜訊電壓控制振盪器 - Google Patents
低相雜訊電壓控制振盪器 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI477059B TWI477059B TW099124329A TW99124329A TWI477059B TW I477059 B TWI477059 B TW I477059B TW 099124329 A TW099124329 A TW 099124329A TW 99124329 A TW99124329 A TW 99124329A TW I477059 B TWI477059 B TW I477059B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- vco
- transistor
- output
- coupled
- terminal
- Prior art date
Links
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 28
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 21
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 21
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 21
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
- H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
-
- 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
- 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
-
- 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
- H03B5/1228—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
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L5/00—Automatic control of voltage, current, or power
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Superheterodyne Receivers (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Description
本發明之一或多個實施例係有關電子電路及系統之領域，且尤係有關電壓控制振盪器電路。
電壓控制振盪器(Voltage Controlled Oscillator；簡稱VCO)是一種接收一控制電壓且產生頻率為該控制電壓的一函數的一輸出信號之電路。VCO的輸出信號中之波動將導致系統的不宜之相位雜訊。
在高線性無線電接收器中，交互混合(reciprocal mixing)將影響到信號雜訊比(Signal-to-Noise Ratio；簡稱SNR)，且將降低該接收器的靈敏度。當超過50 MHz的相位雜訊與係為來自外部來源的不宜之大信號之阻斷信號(blocker)混合時，可能發生交互混合。這些阻斷信號將降低SNR，且因而限制了該接收器的靈敏度。
通常可將直流功率/電流加倍，且降低負載電阻值，而減少VCO中之極端的相位雜訊。因此，在理想條件下，每當將功率加倍，即可使SNR改善3分貝。然而，此種方式將增加VCO的功率消耗。
本發明之實施例包含一低相位雜訊振盪器電路，該低相位雜訊振盪器電路使用一種電流再利用技術以減少功率消耗且改善相位雜訊，其中該振盪器電路包含被耦合到一第二VCO之一第一VCO，且該第一及第二VCO之輸出被耦合到諸如電容等的被動元件。該第一及第二VCO之總功率消耗與一單一VCO大約相同。此外，相位雜訊被降低了大約3分貝。因此，在不增加該振盪器電路的功率消耗之情形下改善了相位雜訊性能。
在下文的說明中，述及了許多特定細節，以便提供對本發明的一或多個實施例的徹底了解。在其他的情形中，並未詳述習知的電子裝置功能及特徵，以便不會非必要地模糊了本實施方式。
本發明之實施例說明了一種電壓控制振盪器(VCO)電路，該VCO電路使用一種電流再利用技術以減少功率消耗及相位雜訊。該VCO電路包含被耦合到一第二VCO之一第一VCO。該第一及第二VCO之輸出被耦合到諸如電容等的被動元件。藉由以串聯方式將該第一VCO耦合到該第二VCO，該第二VCO接收與流經該第一VCO的供應電流的量實質上相同之供應電流。因此，該第一及第二VCO之總功率消耗與一單一VCO大約相同。此外，相位雜訊被降低了大約3分貝。因此，在不增加該VCO電路的功率消耗之情形下改善了相位雜訊性能。
第1圖是一電壓控制振盪器(VCO)電路100之一示意圖。在本發明的一實施例中，VCO電路100包含被以串聯耦合到一第二VCO 120之一第一VCO 110，以供電流再利用，而減少功率消耗。此外，也減少了相位雜訊。
在本發明的一實施例中，第一VCO 110包含被耦合到一第二電晶體M2之一第一電晶體M1。在一實施例中，該第一及第二電晶體M1、M2是PMOS電晶體。該第一及第二電晶體M1、M2之源極端被耦合到一電壓供應端180，以便接受一低供應電壓Vdd。在一實施例中，該低供應電壓Vdd具有1.0-1.5伏特之範圍，且最好是具有大約1.2伏特。在一實施例中，一第一電感L1將該第一電晶體M1之該源極端耦合到電壓供應端180。同樣地，一第二電感L2將該第二電晶體M2之該源極端耦合到電壓供應端180。
在一實施例中，一第一電容C1將該第一電晶體M1之該源極端耦合到一調諧電壓節點170，以便對第一VCO 110施加偏壓。一第二電容C2將該第二電晶體M2之該源極端耦合到該調諧電壓節點170。在一實施例中，該第一及第二電容C1、C2包含也被稱為變容器(varactor)的具有可變電容值之電容。
該第一電晶體M1之汲極端被耦合到該第二電晶體M2之閘極端。在一實施例中，一第三電容C3將該第一電晶體M1之該汲極端耦合到該第二電晶體M2之該閘極端。該第一電晶體M1之閘極端被耦合到該第二電晶體M2之汲極端。在一實施例中，一第四電容C4將該第一電晶體M1之該閘極端耦合到該第二電晶體M2之該汲極端。
在一實施例中，一第五電容C5將該第一電晶體M1之該汲極端耦合到其源極端。同樣地，一第六電容C6將該第二電晶體M2之該汲極端耦合到其源極端。
在一實施例中，該第一及第二電晶體M1、M2之該等汲極端在一共汲極節點161上相互耦合。在一實施例中，一第三電感L3將該第一電晶體M1之該汲極端耦合到共汲極節點161。一第四電感L4將該第二電晶體M2之該汲極端耦合到共汲極節點161。在本發明的一實施例中，一第七電容C7將共汲極節點161耦合到一接地端。在一實施例中，該第七電容是一旁路電容。
在本發明的一實施例中，該第一及第二電晶體M1、M2之該等閘極端被耦合到一偏壓節點190，以便接受一偏壓。在一實施例中，一第一電阻R1將該第一電晶體M1之該閘極端耦合到偏壓節點190。一第二電阻R2將該第二電晶體M2之該閘極端耦合到偏壓節點190。
第一VCO 110進一步包含一差動輸出，該差動輸出具有一第一輸出111及一第二輸出112。在一實施例中，該第一及第二電晶體之該等汲極端被用來作為第一輸出111及第二輸出112。
第二VCO 120具有與第一VCO 110類似之結構，因而將不詳細說明第二VCO 120。簡要而言，第二VCO 120也包含被耦合到一第二電晶體M2之一第一電晶體M1。第二VCO 120的該第一及第二電晶體M1、M2之該等源極端被相互耦合。在一實施例中，第二VCO 120的該第一及第二電晶體M1、M2之該等源極端被耦合到第一VCO 110之共汲極節點161。該第一電晶體M1之該閘極端被耦合到該第二電晶體M2之該汲極端。同樣地，該第二電晶體M2之該閘極端被耦合到該第一電晶體M1之該汲極端。
第二VCO 120包含一差動輸出，該差動輸出具有一第一輸出121及一第二輸出122。在一實施例中，第二VCO 120的該第一及第二電晶體M1、M2之該等汲極端被用來作為第二VCO 120的第一輸出121及第二輸出122。
VCO電路100進一步包含一第一被動元件610，用以將第一VCO 110之第一輸出111耦合到第二VCO 120之第一輸出121。在一特定實施例中，第一被動元件610包含一電容，用以將第一VCO 110的該第一電晶體M1之該汲極端耦合到第二VCO 120的該第一電晶體M1之該汲極端。
一第二被動元件620將第一VCO 110之第二輸出112耦合到第二VCO 120之第二輸出122。在一特定實施例中，第二被動元件620包含一電容，用以將第一VCO 110的該第二電晶體M2之該汲極端耦合到第二VCO 120的該第二電晶體M2之該汲極端。係自足以在不增加寄生電容值之情形下減少相位雜訊之一範圍中選擇第一及第二被動元件610、620之該等電容值。在一實施例中，當VCO電路100具有大約10-12 GHz的工作頻率時，第一及第二被動元件610、620之該等電容值小於1微微法拉(pF)。在一特定實施例中，第一及第二被動元件610、620之該等電容值是大約200-600 fF。
在本發明的一實施例中，第一VCO 110之第一及第二輸出111、112被用來作為總體VCO電路100之差動輸出。在替代實施例中，第二VCO 120之第一及第二輸出121、122被用來作為VCO電路100之差動輸出。
VCO電路100之一優點在於實現低功率消耗且同時改善信號雜訊比(SNR)。在VCO電路100中，第一VCO 110及第二VCO 120共用來自電壓供應端180的該低供應電壓Vdd之供應電流Idd。換言之，第二VCO 120接收與流經第一VCO 110的供應電流Idd的量實質上相同之供應電流。因此，第一及第二VCO 110、120之總功率消耗與一單一VCO大約相同。此外，藉由將第一VCO 110耦合到第二VCO 120，相位雜訊減少了大約3分貝。因此，在不增加VCO電路100的功率消耗之情形下，SNR改善了3分貝。第一及第二VCO 110、120分別被設計成在極低相位雜訊下在大約0.5-0.6伏特上操作。相比之下，傳統的VCO需要較高的電壓，且/或採用線性電壓調整器以降低供應電壓。
VCO電路100使用多個電感L1、L2、L3、L4，因而需要大晶粒面積。在一實施例中，在該等主要頻率設定電感內配置較不具有關鍵性的電感，以便減少相同的晶粒面積。第6圖示出在一基材510上形成的該等電感L1、L2、L3、L4之上平視圖。在本發明的一實施例中，係在電感L1、L2周圍形成電感L3、L4。
我們應可了解：第一VCO 110或第二VCO 120中之該第一及第二電晶體M1、M2不限於使用PMOS電晶體。在其他實施例中，該第一及第二電晶體M1、M2使用諸如(但不限於)NMOS電晶體、雙極接面電晶體、或該等電晶體之組合等的其他類型之電晶體。
我們應可了解：VCO電路100不限於只有兩個振盪器(亦即，第一及第二VCO 110、120)。可將一些額外的振盪器加入VCO電路100，以便進一步改善相位雜訊。例如，可將一額外的振盪器以串聯方式耦合到第二VCO 120。可以與第1圖所示之第一及第二VCO 110、120相同的方式耦合該額外的振盪器及第二VCO 120之輸出。因此，可提高該供應電壓Vdd，使其足以操作該額外的振盪器。
在本發明的另一實施例中，一額外的VCO電路被耦合到第1圖所示之VCO電路100，以便進一步改善相位雜訊。第2圖是被耦合到另一VCO電路101的VCO電路100之一示意圖，該VCO電路101具有與VCO電路100類似的結構。
第一VCO 110之第一及第二輸出111、112被類似地耦合到第二VCO 120之第一及第二輸出121、122。在本發明的一實施例中，第一VCO 110之第一輸出111被耦合到第一被動元件610。一第三被動元件630將第二VCO 120之第一輸出121耦合到第一被動元件610。第一VCO 110之第二輸出112被耦合到第二被動元件620。一第四被動元件640將第二VCO 120之第二輸出122耦合到第二被動元件620。
在一實施例中，第一、第二、第三、及第四被動元件610、620、630、640分別包含一電容，且該電容具有足以在不增加寄生電容值之情形下減少相位雜訊之電容值範圍。在一特定實施例中，當VCO電路100具有大約10-12 GHz的工作頻率時，第一、第二、第三、及第四被動元件610、620、630、640之該等電容值小於1 pF。
該額外的VCO電路101包含被以串聯方式耦合到一第四VCO 140之一第三VCO 130。第三VCO 130及第四VCO 140具有與第一VCO 110及第二VCO 120類似的結構，因而本發明中將不詳細地說明該等VCO。在本發明的一實施例中，第三VCO 130包含一第一輸出131及一第二輸出132。在一實施例中，第三VCO 130的該第一及第二電晶體M1、M2之汲極端被用來作為第一及第二輸出131、132。
第三VCO 130之第一輸出131被耦合到第一及第二VCO 110、120之該等第一輸出111、121。在一實施例中，一第五被動元件650將第三VCO 130之第一輸出131耦合到第一及第三被動元件610、630。同樣地，一第六被動元件660將第三VCO 130之第二輸出132耦合到第二及第四被動元件620、640。
第四VCO 140包含一第一輸出141及一第二輸出142。在一實施例中，第四VCO 140的該第一及第二電晶體M1、M2的汲極端被用來作為第一及第二輸出141、142。
第四VCO 140之第一輸出141被耦合到第一、第二、及第三VCO 110、120、130之第一輸出111、121、131。在一實施例中，一第七被動元件670將第四VCO 140之第一輸出141耦合到第一、第三、及第五被動元件610、630、650。同樣地，一第八被動元件680將第四VCO 140之第二輸出142耦合到第二、第四、及第六被動元件620、640、660。因此，係以並聯之方式耦合VCO電路100、101之該等輸出。換言之，第一、第二、第三、及第四VCO 110、120、130、140之第一輸出111、121、131、141被相互耦合，且第二輸出112、122、132、142被相互耦合。
在本發明的一實施例中，第五、第六、第七、及第八被動元件650、660、670、680分別包含一電容，且該電容具有足以在不增加寄生電容值之情形下減少相位雜訊之電容值範圍。在一特定實施例中，當VCO電路101具有大約10-12 GHz的工作頻率時，第五、第六、第七、及第八被動元件650、660、670、680之該等電容值小於1 pF。
耦合該等兩個VCO電路100、101之一優點在於改善了SNR。藉由將一額外的VCO電路101耦合到VCO電路100，SNR被進一步減少了大約3分貝。
在本發明的一實施例中，並不以電容之方式耦合，而是將第一VCO 110及第三VCO 130之輸出以直流方式耦合在一起，這是因為該第一VCO及該第三VCO係在實質上相同的直流電位下操作。換言之，如第3圖所示，第一VCO 110之輸出111、112被直接耦合到第三VCO 130之輸出131、132，而沒有經過被動元件610、620、650、660。在此種情形中，第三被動元件630將第二VCO 120之第一輸出121直接耦合到第一VCO 110之第一輸出111。第四被動元件640將第二VCO 120之第二輸出122直接耦合到第一VCO 110之第二輸出112。同樣地，第七被動元件670將該第四VCO之第一輸出141直接耦合到第三VCO 130之第一輸出131。第八被動元件680將第四VCO 140之第二輸出142直接耦合到第三VCO 130之第二輸出132。
在替代實施例中，係在不使用被動元件之情形下將第二VCO 120及第四VCO 140之輸出直接耦合在一起，這是因為第二VCO 120及第四VCO 140係在實質上相同的直流電位(圖中未示出)下操作。在此種方式下，輸出121被直接耦合到輸出141，而沒有經過被動元件630、670，且輸出122被直接耦合到輸出142，而沒有經過被動元件640、680。
在本發明的一實施例中，調整VCO電路100之輸出電壓，以便改善或穩定相位雜訊性能。在操作期間，電晶體特性的溫度波動或改變可能影響到VCO電路100之輸出電壓振幅，因而將造成不一致的相位雜訊性能。在一實施例中，藉由改變VCO電路100接收的供應電壓Vdd，而實現恆定的輸出電壓振幅。
第4圖是為了實現恆定輸出電壓振幅而被耦合到用來調整VCO電路100的差動輸出的一調整模組300的VCO電路100之一方塊圖。在本發明的一實施例中，調整模組300包含被耦合到VCO電路100之一峰值偵測器310。在一實施例中，VCO電路100之差動輸出111、121被耦合到峰值偵測器310。峰值偵測器310偵測或感測VCO電路100之輸出電壓振幅，且將一對應的峰值電壓傳送到一比較器330。在一實施例中，比較器330包含一運算放大器。比較器330將峰值偵測器310的該峰值電壓與一參考電壓320比較，且將一控制信號傳送到一低壓降電壓調整器(Low Dropout Regulator；簡稱LDO)340，以便調整LDO 340之輸出電壓。
LDO 340通常利用來自該系統的一高效率切換式電壓調整器(switching regulator)之一原始1.5伏特電壓供應而操作。LDO 340根據來自比較器330之該控制信號而改變或調整其將被傳輸到VCO電路100之輸出電壓。在VCO電路100於大約1.2伏特的一供應電壓Vdd下操作之情形中，LDO 340對VCO電路100之輸出電壓係在大約1.1伏特至1.3伏特的範圍中變動。因此，係在1.1伏特至1.3伏特的範圍中增加或減少該供應電壓Vdd，以便維持VCO電路100的較恆定之輸出電壓振幅，因而將導致實質上恆定的相位雜訊性能。
第4圖所示之調整模組300將峰值偵測器310用來持續地偵測輸出電壓振幅，而以一種連續時間之方式調整VCO電路100之輸出電壓。在一替代實施例中，調整模組300包含一狀態機及一數位至類比轉換器(Digital-to-Analog Converter；簡稱DAC)，用以將該輸出電壓中之不連接的改變按順序傳送到VCO電路100。此種方式將導致VCO電路100中之較小的雜訊及/或較低功率下之可接受的雜訊位準。
在無線電裝置之操作期間，可能由於相位雜訊與阻斷信號的混合而發生交互混合。在此種情形中，該阻斷信號與來自鄰近通道的干擾源、或來自其他無線電來源的通道外信號有關。因此，交互混合將影響到信號雜訊比(SNR)，且將降低該無線電裝置的靈敏度。在本發明的一實施例中，將一阻斷信號感測裝置用來在偵測到阻斷信號時啟動VCO電路100。在本發明的一實施例中，該阻斷信號感測裝置被用來偵測出現在高頻中之阻斷信號，例如，出現在離開所需信號50 MHz或更高的頻率中之阻斷信號。
第5圖示出根據本發明的一實施例的一無線電裝置之前端部分。在一實施例中，該無線電裝置包含被耦合到一低雜訊放大器(Low Noise Amplifier；簡稱LNA)420之一天線410。一阻斷信號功率感測器430被耦合到LNA 420，以便偵測來自LNA 420的輸出之阻斷信號或干擾信號是否存在。在一實施例中，阻斷信號功率感測器430包含此項技術中習知的一峰值偵測器或頻譜分析儀，用以偵測阻斷信號。
阻斷信號功率感測器430被耦合到一頻率合成模組440，該頻率合成模組440包含VCO電路100以及在低於VCO電路100的一功率下操作之一低功率振盪器200。在操作期間，當並未偵測到阻斷信號時，阻斷信號功率感測器430啟動低功率振盪器200。另一方面，當阻斷信號功率感測器430偵測到振幅足以導致交互混合的阻斷信號時，阻斷信號功率感測器430啟動VCO電路100。換言之，在不存在阻斷信號時，停止啟動VCO電路100，以便減少該無線電裝置之功率消耗。
該無線電裝置進一步包含被耦合到阻斷信號功率感測器430、VCO電路100、及低功率振盪器200之一低雜訊多工器(MUX)450。一混頻器460被耦合到低雜訊MUX 450及LNA 420。
典型的無線電接收器將預選濾波器用於衰減非所願的高頻信號。這些預選濾波器佔用空間，高成本，且具有大約2分貝的插入損耗(insertion loss)，因而降低了該無線電接收器的靈敏度。在無線電裝置中實施VCO電路100的一項優點在於降低相位雜訊，因而無須在高線性無線電裝置中使用預選濾波器。
在本發明的一實施例中，可將VCO電路100及阻斷信號功率感測器430用於連續時間(Continuous Time；簡稱CT)積分三角類比至數位轉換器(Analog-to-Digital Converter；簡稱ADC)之低時基誤差(jitter)時脈。CT積分三角ADC通常對時脈的時基誤差敏感。CT積分三角ADC具有在低功率下實現高動態範圍、以及比離散時間三角積分ADC小的晶粒面積之優點。
至此，已說明了本發明之數個實施例。然而，對此項技術具有一般知識者當可了解：本發明不限於所述之該等實施例，而是可在最後附加的申請專利範圍的精神及範圍內之修改及變更下實施本發明。
100,101．．．電壓控制振盪器電路
110．．．第一電壓控制振盪器
120．．．第二電壓控制振盪器
180．．．電壓供應端
170．．．調諧電壓節點
161．．．共汲極節點
190．．．偏壓節點
111,121,131,141．．．第一輸出
112,122,132,142．．．第二輸出
610．．．第一被動元件
620．．．第二被動元件
510．．．基材
630．．．第三被動元件
640．．．第四被動元件
130．．．第三VCO
140．．．第四VCO
650．．．第五被動元件
660．．．第六被動元件
670．．．第七被動元件
680．．．第八被動元件
300．．．調整模組
330．．．比較器
320．．．參考電壓
340．．．低壓降電壓調整器
410．．．天線
420．．．低雜訊放大器
430．．．阻斷信號功率感測器
440．．．頻率合成模組
200．．．低功率振盪器
450．．．低雜訊多工器
460．．．混頻器
第1圖是根據本發明的一實施例的一電壓控制振盪器電路之一示意圖。
第2圖是根據本發明的另一實施例的一電壓控制振盪器電路之一示意圖。
第3圖是根據本發明的又一實施例的一電壓控制振盪器電路之一示意圖。
第4圖是根據本發明的一實施例的被耦合到一調整模組的一電壓控制振盪器電路之一方塊圖。
第5圖是根據本發明的一實施例的無線電裝置的一前端部分之一方塊圖。
第6圖是根據本發明的一實施例的電感的配置之一上平視圖。
100．．．電壓控制振盪器電路
110．．．第一電壓控制振盪器
120．．．第二電壓控制振盪器
180．．．電壓供應端
170．．．調諧電壓節點
161．．．共汲極節點
190．．．偏壓節點
111,121．．．第一輸出
112,122．．．第二輸出
610．．．第一被動元件
620．．．第二被動元件
L1~L4．．．第一電感~第四電感
C1~C7．．．第一電容~第七電容
R1~R2．．．第一電阻~第二電阻
M1~M2．．．第一電晶體~第二電晶體
Claims (21)
- 一種振盪器電路，包含：接收一供應電壓之一第一電壓控制振盪器(VCO)，該第一VCO包含一第一輸出及一第二輸出；被耦合到該第一VCO而接收該供應電壓的供應電流之一第二VCO，該第二VCO包含一第一輸出及一第二輸出；將該第一VCO的該第一輸出耦合到該第二VCO的該第一輸出之一第一電容性元件；將該第一VCO的該第二輸出耦合到該第二VCO的該第二輸出之一第二電容性元件；以及包含該第一VCO的該第一及第二輸出或該第二VCO的該第一及第二輸出之一差動輸出。
- 如申請專利範圍第1項之振盪器電路，其中該第一VCO進一步包含一第一電晶體及一第二電晶體，該第一及第二電晶體之源極端被耦合到一電壓供應端，該電壓供應端接收該供應電壓，該第一電晶體之閘極端被耦合到該第二電晶體之汲極端，該第二電晶體之閘極端被耦合到該第一電晶體之汲極端，以及該第一電晶體及該第二電晶體之該等汲極端被耦合到一共汲極節點。
- 如申請專利範圍第2項之振盪器電路，其中該第二VCO進一步包含一第一電晶體及一第二電晶體， 該第二VCO的該第一及第二電晶體之源極端被耦合到該第一VCO之該共汲極節點，該第二VCO的該第一電晶體之閘極端被耦合到該第二VCO的該第二電晶體之汲極端，以及該第二VCO的該第二電晶體之閘極端被耦合到該第二VCO的該第一電晶體之汲極端。
- 如申請專利範圍第3項之振盪器電路，其中該第一電容性元件包含將該第一VCO的該第一電晶體之汲極端耦合到該第二VCO的該第一電晶體之汲極端之一電容；以及其中該第二電容性元件包含將該第一VCO的該第二電晶體之汲極端耦合到該第二VCO的該第二電晶體之汲極端之一電容。
- 如申請專利範圍第2項之振盪器電路，其中該第一VCO進一步包含：將該第一電晶體的源極端耦合到該電壓供應端之一第一電感；將該第二電晶體的源極端耦合到該電壓供應端之一第二電感；將該第一電晶體的汲極端耦合到該共汲極節點之一第三電感；以及將該第二電晶體的汲極端耦合到該共汲極節點之一第四電感。
- 如申請專利範圍第5項之振盪器電路， 其中在一基材上形成該第一VCO之該第一、第二、第三、及第四電感，以及其中在該第一及第二電感周圍形成該第三及第四電感。
- 如申請專利範圍第5項之振盪器電路，其中該第二VCO進一步包含：將該第一電晶體的源極端耦合到該第一VCO的該共汲極節點之一第一電感；將該第二電晶體的源極端耦合到該第一VCO的該共汲極節點之一第二電感；將該第一電晶體的汲極端耦合到一接地端之一第三電感；以及將該第二電晶體的汲極端耦合到該接地端之一第四電感。
- 如申請專利範圍第7項之振盪器電路，其中在一基材上形成該第二VCO之該第一、第二、第三、及第四電感，以及其中在該第一及第二電感周圍形成該第三及第四電感。
- 如申請專利範圍第1項之振盪器電路，進一步包含：接收該供應電壓之一第三VCO，該第三VCO包含一第一輸出及一第二輸出；被耦合到該第三VCO而接收該供應電壓的供應電流之 一第四VCO，該第四VCO包含一第一輸出及一第二輸出。
- 如申請專利範圍第9項之振盪器電路，進一步包含：將該第二VCO的該第一輸出耦合到該第一電容性元件之一第三電容性元件；以及將該第二VCO的該第二輸出耦合到該第二電容性元件之一第四電容性元件。
- 如申請專利範圍第9項之振盪器電路，進一步包含：將該第三VCO的該第一輸出耦合到該第四VCO的該第一輸出之一第五電容性元件，該第五電容性元件將該第三VCO之該第一輸出耦合到該第一電容性元件；以及將該第三VCO的該第二輸出耦合到該第四VCO的該第二輸出之一第六電容性元件，該第六電容性元件將該第三VCO之該第二輸出耦合到該第二電容性元件。
- 如申請專利範圍第11項之振盪器電路，進一步包含：將該第四VCO的該第一輸出耦合到該第五電容性元件之一第七電容性元件；以及將該第四VCO的該第二輸出耦合到該第六電容性元件之一第八電容性元件。
- 如申請專利範圍第1項之振盪器電路，其中該供應電壓被調整，以便維持該差動輸出上之恆定的輸出電壓振幅。
- 一種無線電裝置，包含：一天線；被耦合到該天線之一低雜訊放大器；被耦合到該低雜訊放大器之一阻斷信號功率感測器，該阻斷信號功率感測器可操作而偵測干擾信號；被耦合到該阻斷信號功率感測器之一頻率合成模組，該頻率合成器包含一第一振盪器及一第二振盪器，該第二振盪器係在比該第一振盪器低的一功率下操作，該第一振盪器包含：一第一電壓控制振盪器(VCO)，該第一VCO包含一第一輸出及一第二輸出；一第二VCO，該第二VCO包含一第一輸出及一第二輸出；將該第一VCO的該第一輸出耦合到該第二VCO的該第一輸出之一第一電容性元件；將該VCO振盪器的該第二輸出耦合到該第二VCO的該第二輸出之一第二電容性元件；以及包含該第一VCO的該第一及第二輸出或該第二VCO的該第一及第二輸出之一差動輸出；以及其中如果偵測到該干擾信號，則該阻斷信號功率感測器啟動該第一VCO。
- 如申請專利範圍第14項之無線電裝置，其中如果並未偵測到該干擾信號，則該阻斷信號功率感測器啟動該第二VCO。
- 如申請專利範圍第14項之無線電裝置，進一步包含被耦合到該阻斷信號功率感測器、該第一振盪器、及該第二振盪器之一多工器。
- 如申請專利範圍第16項之無線電裝置，進一步包含被耦合到該多工器及該低雜訊放大器之一混頻器。
- 如申請專利範圍第14項之無線電裝置，進一步包含：被耦合到該第一VCO的該差動輸出之一峰值偵測器，用以偵測該差動輸出之輸出電壓振幅；被耦合到該峰值偵測器之一運算放大器，用以將該差動輸出之該輸出電壓振幅與一參考電壓比較，以便傳輸一控制信號；以及被耦合到該運算放大器及該第一振盪器之一調整器，其中該調整器可操作而自該運算放大器接收該控制信號，且調整將被傳輸到該第一VCO之一輸出電壓。
- 如申請專利範圍第14項之無線電裝置，其中該第一VCO進一步包含一第一電晶體及一第二電晶體，該第一及第二電晶體之源極端被耦合到一電壓供應端，該電壓供應端接收該供應電壓，該第一電晶體之閘極端被耦合到該第二電晶體之汲極端，該第二電晶體之閘極端被耦合到該第一電晶體之汲極端，以及該第一電晶體及該第二電晶體之該等汲極端被耦合到 一共汲極節點。
- 如申請專利範圍第19項之無線電裝置，其中該第二VCO進一步包含一第一電晶體及一第二電晶體，該第二VCO的該第一及第二電晶體之源極端被耦合到該第一VCO之該共汲極節點，該第二VCO的該第一電晶體之閘極端被耦合到該第二VCO的該第二電晶體之汲極端，以及該第二VCO的該第二電晶體之閘極端被耦合到該第二VCO的該第一電晶體之汲極端。
- 如申請專利範圍第20項之無線電裝置，其中該第一電容性元件包含將該第一VCO的該第一電晶體之汲極端耦合到該第二VCO的該第一電晶體之汲極端之一電容；以及其中該第二電容性元件包含將該第一VCO的該第二電晶體之汲極端耦合到該第二VCO的該第二電晶體之汲極端之一電容。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/557,369 US7961056B2 (en) | 2009-09-10 | 2009-09-10 | Low phase noise voltage controlled oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201141046A TW201141046A (en) | 2011-11-16 |
| TWI477059B true TWI477059B (zh) | 2015-03-11 |
Family
ID=43647265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW099124329A TWI477059B (zh) | 2009-09-10 | 2010-07-23 | 低相雜訊電壓控制振盪器 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7961056B2 (zh) |
| EP (1) | EP2476204A4 (zh) |
| JP (1) | JP5447672B2 (zh) |
| KR (1) | KR101364800B1 (zh) |
| CN (1) | CN102474220B (zh) |
| BR (1) | BR112012005351A2 (zh) |
| TW (1) | TWI477059B (zh) |
| WO (1) | WO2011031389A2 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI779508B (zh) * | 2020-11-04 | 2022-10-01 | 瑞昱半導體股份有限公司 | 積體電感電容振盪器及其方法 |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2359478B1 (en) * | 2008-11-18 | 2013-08-14 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (PUBL) | Voltage controlled oscillator arrangement |
| US7961056B2 (en) | 2009-09-10 | 2011-06-14 | Intel Corporation | Low phase noise voltage controlled oscillator |
| JP2011139228A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Renesas Electronics Corp | 発振器複合回路と半導体装置並びに電流再利用方法 |
| US9112508B2 (en) * | 2010-06-09 | 2015-08-18 | Broadcom Corporation | Adaptive powered local oscillator generator circuit and related method |
| US20120038429A1 (en) * | 2010-08-13 | 2012-02-16 | International Business Machines Corporation | Oscillator Circuits Including Graphene FET |
| US8362848B2 (en) * | 2011-04-07 | 2013-01-29 | Qualcomm Incorporated | Supply-regulated VCO architecture |
| TWI482426B (zh) | 2012-03-13 | 2015-04-21 | Ind Tech Res Inst | 電壓控制振盪器模組以及振盪訊號產生方法 |
| TWI508428B (zh) | 2012-11-22 | 2015-11-11 | Ind Tech Res Inst | 電流重複使用除頻器及其方法與所應用的電壓控制振盪器模組以及鎖相迴路 |
| US20140159825A1 (en) * | 2012-12-10 | 2014-06-12 | Texas Instruments Incorporated | Voltage controlled oscillator with low phase noise and high q inductive degeneration |
| JP6098171B2 (ja) * | 2013-01-09 | 2017-03-22 | 富士通株式会社 | 信号処理回路 |
| US8957739B2 (en) * | 2013-01-18 | 2015-02-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Ultra-low voltage-controlled oscillator with trifilar coupling |
| US9306614B2 (en) | 2013-03-26 | 2016-04-05 | Stmicroelectronics S.R.L. | Power oscillator apparatus with transformer-based power combining for galvanically-isolated bidirectional data communication and power transfer |
| US9240752B2 (en) | 2013-03-26 | 2016-01-19 | Stmicroelectronics S.R.L. | Power oscillator apparatus with transformer-based power combining |
| KR20150054506A (ko) | 2013-11-12 | 2015-05-20 | 삼성전자주식회사 | 전자 장치에서 전압 제어 오실레이터의 출력 진폭 제어 장치 및 방법 |
| US9083349B1 (en) * | 2014-01-21 | 2015-07-14 | Pmc-Sierra Us, Inc. | Voltage controlled oscillator with common mode adjustment start-up |
| US9473067B2 (en) * | 2014-04-11 | 2016-10-18 | Qualcomm Incorporated | Reducing mismatch caused by power/ground routing in multi-core VCO structure |
| US11095216B2 (en) * | 2014-05-30 | 2021-08-17 | Qualcomm Incorporated | On-chip dual-supply multi-mode CMOS regulators |
| WO2016029946A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | A voltage controlled oscillator without varactor |
| US9543892B1 (en) | 2015-07-16 | 2017-01-10 | Qualcomm Incorporated | Overlapping uncoupled inductors for low-cost multi-frequency voltage-controlled oscillators |
| ITUB20154230A1 (it) * | 2015-10-08 | 2017-04-08 | St Microelectronics Srl | Circuito oscillatore, apparecchiatura e procedimento corrispondenti" |
| CN106026923B (zh) * | 2016-05-16 | 2018-07-17 | 东南大学 | 一种近阈值低功耗正交压控振荡器 |
| US10367452B2 (en) * | 2017-03-16 | 2019-07-30 | Infineon Technologies Ag | System and method for a dual-core VCO |
| CN107248847B (zh) * | 2017-05-23 | 2020-11-10 | 电子科技大学 | 一种差分考比兹压控振荡器 |
| FR3067890B1 (fr) | 2017-06-15 | 2019-08-02 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Architecture de partage de tension entre deux oscillateurs |
| WO2020132963A1 (zh) | 2018-12-26 | 2020-07-02 | 华为技术有限公司 | 一种包含谐振电路的集成电路 |
| EP4044426A4 (en) * | 2019-10-31 | 2022-10-26 | Huawei Technologies Co., Ltd. | OSCILLATOR CIRCUIT |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200822528A (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-16 | Univ Nat Taiwan Science Tech | Multi-phase voltage-control osillator |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960005682B1 (ko) * | 1992-11-26 | 1996-04-30 | 삼성전기주식회사 | 전압제어 발진회로 |
| SE0102420D0 (sv) * | 2001-07-05 | 2001-07-05 | Ericsson Telefon Ab L M | Oscillator |
| US7005930B1 (en) * | 2001-11-14 | 2006-02-28 | Berkana Wireless, Inc. | Synchronously coupled oscillator |
| JP2005006153A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Nec Electronics Corp | 電圧制御発振器 |
| KR100523802B1 (ko) * | 2003-08-11 | 2005-10-25 | 학교법인 한국정보통신학원 | 소스 단자의 병렬 커플링을 이용한 4위상 전압 제어 발진기 |
| WO2009104839A1 (en) | 2008-02-21 | 2009-08-27 | Electronics And Telecommunications Research Institute | The differential vco and quadrature vco using center-tapped cross-coupling of transformer |
| US7961056B2 (en) | 2009-09-10 | 2011-06-14 | Intel Corporation | Low phase noise voltage controlled oscillator |
-
2009
- 2009-09-10 US US12/557,369 patent/US7961056B2/en active Active
-
2010
- 2010-07-23 TW TW099124329A patent/TWI477059B/zh not_active IP Right Cessation
- 2010-08-02 EP EP10815795A patent/EP2476204A4/en not_active Withdrawn
- 2010-08-02 JP JP2012527881A patent/JP5447672B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2010-08-02 WO PCT/US2010/044100 patent/WO2011031389A2/en active Application Filing
- 2010-08-02 CN CN201080035001.XA patent/CN102474220B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-08-02 KR KR1020127006227A patent/KR101364800B1/ko active IP Right Grant
- 2010-08-02 BR BR112012005351A patent/BR112012005351A2/pt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200822528A (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-16 | Univ Nat Taiwan Science Tech | Multi-phase voltage-control osillator |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI779508B (zh) * | 2020-11-04 | 2022-10-01 | 瑞昱半導體股份有限公司 | 積體電感電容振盪器及其方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2476204A4 (en) | 2013-01-02 |
| WO2011031389A3 (en) | 2011-05-19 |
| CN102474220B (zh) | 2014-12-24 |
| JP5447672B2 (ja) | 2014-03-19 |
| KR101364800B1 (ko) | 2014-02-20 |
| KR20120055641A (ko) | 2012-05-31 |
| JP2013504251A (ja) | 2013-02-04 |
| TW201141046A (en) | 2011-11-16 |
| WO2011031389A2 (en) | 2011-03-17 |
| EP2476204A2 (en) | 2012-07-18 |
| US7961056B2 (en) | 2011-06-14 |
| BR112012005351A2 (pt) | 2016-03-29 |
| US20110057732A1 (en) | 2011-03-10 |
| CN102474220A (zh) | 2012-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI477059B (zh) | 低相雜訊電壓控制振盪器 | |
| US6906596B2 (en) | Oscillation circuit and a communication semiconductor integrated circuit | |
| US7170358B2 (en) | Voltage controlled oscillator, and PLL circuit and wireless communication apparatus using the same | |
| US8150351B2 (en) | Receiver with tuner front end using tracking filters and calibration | |
| US8710930B2 (en) | Differential ring oscillator and method for calibrating the differential ring oscillator | |
| US9236872B2 (en) | Voltage-controlled oscillator, signal generation apparatus, and electronic device | |
| US20090111409A1 (en) | Dynamic biasing of a vco in a phase-locked loop | |
| US8854094B2 (en) | Phase locked loop | |
| US7626470B2 (en) | Voltage-controlled oscillator for multi-band and RF communication apparatus having the same | |
| US8792845B2 (en) | Oscillator | |
| US7026879B2 (en) | Loop filter for use in a phase-locked loop | |
| US8305155B2 (en) | Phase locked loop circuit with variable voltage sources | |
| US8447259B2 (en) | Mode-switching low-noise amplifier and wide-band RF receiver | |
| US8217729B2 (en) | Integrated circuits including an LC tank circuit and operating methods thereof | |
| US7263336B2 (en) | Device, system and method to provide different bias voltages and common tuning voltage | |
| US20170222604A1 (en) | Power amplifier circuit | |
| Liang et al. | A linear tuning ring VCO for spectrum monitor receiver in cognitive radio applications | |
| US7394329B2 (en) | Analog varactor | |
| Hung et al. | A first RF digitally-controlled oscillator for SAW-less TX in cellular systems | |
| Akima et al. | A wide tuning 1.3 GHz LC VCO with fast settling noise filtering voltage regulator in 0.18 µm CMOS process | |
| Maxim et al. | Sample-reset loop filter architecture for process independent and ripple-pole-less low jitter CMOS charge-pump PLLs | |
| Cui et al. | A-236.5 dB Jitter-FoM Dual-Path RO-PLL With Improved Supply Sensitivity | |
| Maxim | A low voltage, 10-2550MHz, 0.15/spl mu/CMOS, process and divider modulus independent PLL using zero-VT MOSFETs | |
| Lu et al. | A sub-0.75° RMS-phase-error differentially-tuned fractional-N synthesizer with on-chip LDO regulator and analog-enhanced AFC technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |