TWI790867B

TWI790867B - 壓控振盪裝置

Info

Publication number: TWI790867B
Application number: TW110147895A
Authority: TW
Inventors: 張智翔; 李瑜; 胡華珊; 楊清淵
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-01-21
Also published as: US20230198467A1; TW202327257A; US11831278B2

Abstract

一種壓控振盪裝置，包含：第一壓控振盪器、第二壓控振盪器、第一及第二開關組。第一壓控振盪器至少包含第一電感組及第一負阻電路。第二壓控振盪器至少包含第二電感組及第二負阻電路，其中第二電感組的第一電壓端電性連接第一負阻電路的第二電壓端。第一開關組包含二受控端連接第一電感組及第一負阻電路之間的第一電壓輸出端組、二輸入端連接第二電感組及第二負阻電路之間的第二電壓輸出端組，及二輸出端相連接且選擇性地接地。第二開關組包含二受控端連接第二電壓輸出端組、二輸入端連接第一電壓輸出端組及二輸出端相連接且選擇性地接地。

Description

壓控振盪裝置

本發明係關於一種壓控振盪裝置。

近來隨著半導體裝置的普遍使用，其工作頻率的頻寬需求也相對越來越大，因此許多廠商會使用壓控振盪器（voltage-controlled oscillator，VCO）控制電路的振盪頻率，以提供穩定且可調變的工作頻率。一些壓控振盪器藉由調整可變電容及驅動電壓來調變振盪頻率，進而產生各種所需的頻寬。

市面上亦有使用多個壓控振盪器、多個高速多工器（multiplexer，MUX）及多個緩衝器所共同組成的壓控振盪裝置，透過多工器的選擇功能致動這些具有不同電感值的壓控振盪器之一，以使壓控振盪裝置的輸出可以涵蓋較廣的頻寬。

鑒於上述，本發明提供一種以滿足上述需求的壓控振盪裝置。

依據本發明一實施例的一種壓控振盪裝置，包含一第一壓控振盪器、一第二壓控振盪器、一第一開關組及一第二開關組。此第一壓控振盪器至少包含一第一電感組及一第一負阻電路，且此第一壓控振盪器包含一第一電壓輸出端組，此第一電壓輸出端組位於此第一電感組及此第一負阻電路之間；此第二壓控振盪器至少包含一第二電感組及一第二負阻電路，且此第二壓控振盪器包含一第二電壓輸出端組，此第二電壓輸出端組位於此第二電感組及此第二負阻電路之間；此第一開關組包含二第一開關，各第一開關包含一第一受控端、一第一輸入端及一第一輸出端，此二第一受控端電性連接此第一電壓輸出端組，此二第一輸入端電性連接此第二電壓輸出端組，此二第一輸出端互相電性連接且選擇性地接地；此第二開關組包含二第二開關，各第二開關包含一第二受控端、一第二輸入端及一第二輸出端，此二第二受控端電性連接此第二電壓輸出端組，此二第二輸入端電性連接此第一電壓輸出端組，此二第二輸出端互相電性連接且選擇性地接地，其中此第二電感組的一第一電壓端電性連接此第一負阻電路的一第二電壓端。

綜上所述，依據本發明一或多個實施例所示的壓控振盪裝置，能夠在增加頻寬及差動輸出訊號的振動頻率的同時，降低壓控振盪裝置整體的體積/面積，並降低切換頻率過程中所產生的損耗（loss）。除此之外，依據本發明一或多個實施例所示的壓控振盪裝置，更能夠使壓控振盪裝置具有緩衝器及倍頻器的功能，並適當地降低相位雜訊。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。本說明書所述之耦接或電性連接可以是直接連接或是透過其他元件間接連接，例如，第一元件耦接（或電性連接）第二元件可以指第一元件直接連接第二元件，也可以是第一元件透過第三元件及/或其他元件間接連接到第二元件，例如第一元件直接連接第三元件，且第三元件直接連接第二元件。又例如，第一元件電性接地可以指第一元件直接接地，也可以是第一元件透過第四元件及/或其他元件間接接地，例如第一元件直接連接第四元件，且第四元件直接接地。

請參考圖1，圖1係依據本發明多個實施例所繪示的壓控振盪裝置的電路圖。本發明所示的壓控振盪裝置（voltage-controlled oscillator device，VCOD）1可以包含第一壓控振盪器VCO1、一第二壓控振盪器VCO2、一第一開關組Sa以及一第二開關組Sb。所述的壓控振盪器可以為LC振盪器。所述的開關組例如是由兩個電晶體實現，且本文中所提到的電晶體可以是以金屬氧化物半導體電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET）實現，亦可以是由雙極性接面電晶體（bipolar junction transistor，BJT）或其他電晶體實現。壓控振盪裝置1的整體結構可以為如圖1所示。

為了更清楚說明本發明的壓控振盪裝置1，請參考圖2所示。圖2係依據本發明一實施例所繪示的壓控振盪裝置的電路圖，其中圖2所示的壓控振盪裝置1為圖1所示的壓控振盪裝置1的簡化版本或壓控振盪裝置1的另一實施例。下文主要對壓控振盪裝置1中的電感器進行說明，故圖2所繪示的壓控振盪裝置1省略呈現第一壓控振盪器VCO1及一第二壓控振盪器VCO2的電容器。

如圖2所示，第一壓控振盪器VCO1包含一第一電感組L1及一第一負阻電路（negative resistance circuit）NR1且包含一第一電壓輸出端組Vout1，其中第一電壓輸出端組Vout1位於第一電感組L1及第一負阻電路NR1之間，且第一電感組L1中非連接於第一電壓輸出端組Vout1的兩個節點可以是共電位。第一電壓輸出端組Vout1包含第一正電壓輸出端Vout11及第一負電壓輸出端Vout12，第一正電壓輸出端Vout11位於第一電感組L1的其中一個電感元件與第一負阻電路NR1之間；第一負電壓輸出端Vout12位於第一電感組L1的另一個電感元件與第一負阻電路NR1之間。第一電感組L1可以是由兩個獨立的電感元件實現，或是由具有互感效應的對稱型電感元件實現。第一負阻電路NR1的結構例如為交叉耦合對（cross-coupled pair）電路的結構，藉由此交叉耦合對電路所形成的正回授迴路產生負阻，以抵消電感器在電路裡的寄生電阻，利用互感效應的對稱型電感元件，藉由第一負阻電路NR1改變負阻的大小，近而改變電感中的互感值，逹到可調頻範圍，因此不需增加可變電容來改變頻率。此外，第一電壓輸出端組Vout1為壓控振盪裝置1的訊號輸出端，頻率受調變後的訊號即是從第一電壓輸出端組Vout1輸出。

第二壓控振盪器VCO2包含一第二電感組L2及一第二負阻電路NR2且包含一第二電壓輸出端組Vout2，其中第二電壓輸出端組Vout2包含第二正電壓輸出端Vout21及第二負電壓輸出端Vout22。第二電壓輸出端組Vout2位於第二電感組L2及第二負阻電路NR2之間，且第二電感組L2中非連接於第二電壓輸出端組Vout2的兩個節點可以是共電位（即圖2中的第一電壓端NH，第一電壓端NH可以為高電壓端）。亦即，第二正電壓輸出端Vout21連接於第二電感組L2的其中一個電感元件，而第二負電壓輸出端Vout22連接於第二電感組L2的另一個電感元件。第二壓控振盪器VCO2的架構可以與第一壓控振盪器VCO1相同，故不再於此贅述第二壓控振盪器VCO2的細部架構，其中第一壓控振盪器VCO1與第二壓控振盪器VCO2中各元件的電感、電阻及電容值等可以相同或不同，可調整以使壓控振盪裝置1輸出不同頻率訊號。

第一開關組Sa包括二第一開關M1、M2，且該二第一開關M1、M2各包含一第一受控端、一第一輸入端及一第一輸出端。在一實施例中，第一開關組Sa由N型金氧半場效電晶體（NMOSFET，以下簡稱NMOS）實現，第一受控端可以為閘極，第一輸入端為可以為汲極，而第一輸出端可以為源極。在一實施例中，第一開關組Sa由P型金氧半場效電晶體（PMOSFET，以下簡稱PMOS）實現，第一受控端可以為閘極，第一輸入端可以為源極，第一輸出端可以為汲極。第一開關M1、M2的第一受控端電性連接第一電壓輸出端組Vout1；第一開關M1、M2的第一輸入端電性連接第二電壓輸出端組Vout2；第一開關M1的第一輸出端及第一開關M2的第一輸出端電性連接且選擇性地接地或選擇性地電性接地。上述的「第一開關M1的第一輸出端及第一開關M2的第一輸出端電性連接且選擇性地接地或選擇性地電性接地」可以是第一開關M1的第一輸出端及第一開關M2的第一輸出端共電位。在一實施例中，第一開關M1的第一輸出端及第一開關M2的第一輸出端接地（或電性接地）與否可用於在第一壓控振盪器VCO1以壓控振盪器的方式運作時，使第二壓控振盪器VCO2可以作為倍頻器（frequency doubler），其中第二壓控振盪器VCO2作為倍頻器的實現方式將於下文說明。

第二開關組Sb包含二第二開關M3、M4，且該二第二開關M3、M4各包含一第二受控端、一第二輸入端及一第二輸出端。在一實施例中，第二開關組Sb由NMOS實現，第二受控端可以為閘極，第二輸入端可以為汲極，而第二輸出端可以為源極。在一實施例中，第二開關組Sb由PMOS實現，第二受控端可以為閘極，第二輸入端可以為源極，第二輸出端可以為汲極。第二開關M3、M4的第二受控端分別電性連接接第二電壓輸出端組Vout2的第二正電壓輸出端Vout21及第二負電壓輸出端Vout22；第二開關M3、M4的第二輸入端分別電性連接第一電壓輸出端組Vout1的第一正電壓輸出端Vout11及第一負電壓輸出端Vout12；第二開關M3的第二輸出端及第二開關M4的第二輸出端電性連接且選擇性地接地或選擇性地電性接地。「第二開關M3的第二輸出端及第二開關M4的第二輸出端電性連接且選擇性地接地或選擇性地電性接地」可以是第二開關M3的第二輸出端及第二開關M4的第二輸出端共電位。在一實施例中，並且第二開關M3的第二輸出端及第二開關M4的第二輸出端接地（或電性接地）與否可用於在第二壓控振盪器VCO2以壓控振盪器的方式運作時，使第一壓控振盪器VCO1的第一電感組L1可以作為緩衝器，其中第一電感組L1作為緩衝器的實現方式將於下文說明。

此外，第一負阻電路NR1的第二電壓端NL電性連接該第二電感組L2的第一電壓端NH（例如，透過導線W連接），其中第二電壓端NL為第一負阻電路NR1非連接於第一電壓輸出端組Vout1的節點，而第一電壓端NH（例如高電壓端）即為第二電感組L2中非連接於第二電壓輸出端組Vout2的共電位的節點。第一電壓端NH（例如高電壓端）可以是耦接於電力輸入源S，其中電力輸入源S可以是電力源（例如，電流源、電壓源（Vdd））或連接至一電壓源的被動元件（例如，電容器、電感器）等。

在一實施例中，第一負阻電路NR1包含第三開關組Sc，且第三開關組Sc包含二第三開關M5、M6，且該二第三開關M5、M6各包含一第三受控端、一第三輸入端及一第三輸出端。在一實施例中，第三開關組Sc由NMOS實現，第三受控端可以為閘極，第三輸入端可以為汲極，而第三輸出端可以為源極。在一實施例中，第三開關組Sc由PMOS實現，第三受控端可以為閘極，第三輸入端可以為源極，第三輸出端可以為汲極。第三開關M5的受控端電性連接第三開關M6的第三輸入端，第三開關M6的第三受控端電性連接第三開關M5的第三輸入端，該二第三開關M5、M6的第三輸入端更電性連接第一電壓輸出端組Vout1（即第三開關M5的第三輸入端與第二開關M3的第二輸入端電性連接於第一正電壓輸出端Vout11，而第三開關M6的第三輸入端與第二開關M4的第二輸入端電性連接於第一負電壓輸出端Vout12）；第三開關M5的第三輸出端及第三開關M6的第三輸入端電性連接且選擇性地接地或選擇性地電性接地，其中第三開關M5的第三輸出端及第三開關M6的第三輸入端電性連接第二電壓端NL（例如低電壓端）。同理，「第三開關M5的第三輸出端及第三開關M6的第三輸入端電性連接且選擇性地接地或選擇性地電性接地」可以是第三開關M5的第三輸出端及第三開關M6的第三輸入端共電位，在一實施例中，當第三開關M5的第三輸出端及第三開關M6的第三輸入端接地或電性接地時，第一壓控振盪器VCO1可被致動。

在一實施例中，第二負阻電路NR2包含第四開關組Sd，且第四開關組Sd包含二第四開關M7、M8，且該二第四開關M7、M8各包含一第四受控端、一第四輸入端及一第四輸出端。在一實施例中，第四開關組Sd由NMOS實現，則第四受控端可以為閘極，第四輸入端可以為汲極，第四輸出端可以為源極。在一實施例中，第四開關組Sd由PMOS實現，第四受控端可以為閘極，第四輸入端可以為源極，第四輸出端可以為汲極。第四開關M7的第四受控端電性連接第四開關M8的第四輸入端，第四開關M8的第四受控端電性連接第四開關M7的第四輸入端，該二第四開關M7、M8的第四輸入端更電性連接第二電壓輸出端組Vout2（即第四開關M7的第四輸入端與第二開關M3的第二受控端電性連接於第二正電壓輸出端Vout21，第四開關M8的第四輸入端與第二開關M4的第二受控端電性連接於第二負電壓輸出端Vout22）。在一實施例中，當第四開關M7的第四輸出端及第四開關M8的第四輸出端接地或電性接地時，第二壓控振盪器VCO2可被致動。

在一實施例中，第一電壓端NH與第二電壓端NL之間更可以設有一電容器，讓流經導線W的電流訊號可以為交流電。

以下將基於圖3A及圖3B對壓控振盪裝置1的運行狀態進行說明，其中在圖3A及圖3B的說明中係以開關M1～M8由NMOS實現為例。在一實施例中，壓控振盪裝置1的運行狀態的切換是取決於所需的電感頻率。圖3A及圖3B中以不同灰階繪示壓控振盪裝置1的架構是為了說明壓控振盪裝置1的不同運作狀態。亦即，圖3A及圖3B的繪示僅是為了更清楚凸顯在輸出不同頻率的訊號時，壓控振盪裝置1中對應運作的元件，並非旨在說明僅由圖3A及圖3B顏色較深的部份即能實現本發明的壓控振盪裝置1。

請先一併參考圖2及圖3A，其中圖3A係繪示根據本發明的壓控振盪裝置在輸出第一頻率的訊號時運行的元件。具體而言，假設所需的壓控振盪裝置1輸出的訊號為5GHz，則圖2中的第一開關M1、M2的該二第一輸出端與接地端之間導通；第二開關M3、M4的該二第二輸出端與接地端之間為斷路；第三開關M5、M6的該二第三輸出端與接地端之間導通；第四開關M7、M8的該二第四輸出端與接地端之間為斷路。透過上述方式控制各開關與接地端之間的導通或斷路即形成如圖3A所示的示例圖，而第一壓控振盪器VCO1的電感值即為第一電感組L1的電感值。在此情況下，第一壓控振盪器VCO1即以壓控振盪器的方式運作以調變振盪頻率，並透過第一電壓輸出端組Vout1輸出具有第一頻率（例如上述的5GHz）的訊號。同時，第一負阻電路NR1與第一電感組L1則可以倍頻器的方式運作。換言之，在此情況下，第一壓控振盪器VCO1作為一倍頻器，而第二壓控振盪器VCO2不會運作。透過本發明壓控振盪裝置1的架構，可以實現倍頻器並同時能夠抑制第一壓控振盪器VCO1的輸出訊號中的相位雜訊（phase noise）。亦即，本發明透過將第一負阻電路NR1的第二電壓端NL（低電壓端）電性連接第二電感組L2的第一電壓端NH（高電壓端），能夠抑制相位雜訊，並將訊號的相位雜訊調到接近開關M1、M2原始接收的調變訊號的相位雜訊。

請接著一併參考圖2及圖3B，其中圖3B係繪示根據本發明的壓控振盪裝置在輸出第二頻率的訊號時運行的元件。另一方面，若所需的壓控振盪裝置1輸出的訊號為第二頻率的訊號（例如，高於第一頻率的10GHz），則圖2中的第一開關M1、M2的該二第一輸出端與接地端之間為斷路；第二開關M3、M4的該二第二輸出端與接地端之間導通；第三開關M5、M6的該二第三輸出端與接地端之間為斷路；第四開關M7、M8的該二第四輸出端與接地端之間導通。透過上述方式控制各開關與接地端之間的導通或斷路即形成如圖3B所示的示例圖，而第二壓控振盪器VCO2的電感值即為第二電感組L2的電感值。在此情況下，第二壓控振盪器VCO2即以壓控振盪器的方式運作以調變振盪頻率，並透過第一電壓輸出端組Vout1輸出具有第二頻率（例如上述的10GHz）的訊號。第一電感組L1可即作為一緩衝器（buffer），以維持第二壓控振盪器VCO2輸出訊號的電壓位準。在上述低頻及高頻的兩個實施例中，所述各輸出端與接地端之間為導通或斷路例如可以由單切開關或電晶體實現。

綜上的說明，本發明一實施例利用電感組調整壓控振盪裝置的差動輸出訊號（連接兩個電感元件L1的兩個第一電壓輸出端Vout1輸出的訊號）的頻率，以提供穩定且可調變的頻率。此外，透過本發明一實施例的壓控振盪裝置的結構，可降低壓控振盪裝置的整體設置體積/面積，並同時仍保有緩衝器及降低相位雜訊的功能。

請接著參考圖4，圖4係依據本發明另一實施例所繪示的壓控振盪裝置的電路圖。圖4所示的壓控振盪裝置1’更包含另一第二壓控振盪器VCO2’，其中第二壓控振盪器VCO2及VCO2’彼此並聯連接，且第二壓控振盪器VCO2與VCO2’的結構相同或相似，第二壓控振盪器VCO2’亦至少包含一電感組及一負阻電路。第二壓控振盪器VCO2’包含另一第二電感組L2’及另一第二負阻電路NR2’，且第二壓控振盪器VCO2’的第二負阻電路NR2’透過第二開關組Sb電性連接第一電壓輸出端組Vout1。具體而言，第二負阻電路NR2’包含第四開關組Sd’，而第四開關組Sd’包含兩個第四開關M7’、M8’，第四開關M7’、M8’的兩個第四受控端分別電性連接於彼此的輸入端，第四開關M7’的第四輸入端電性連接第二電感組L2’及第二開關組Sb的第二開關M3的第二受控端，第四開關M8’的第四輸入端電性連接第二電感組L2’及第二開關組Sb的第二開關M4的第二受控端，第四開關M7’的第四輸出端及第四開關M8’的第四輸出端電性連接且選擇性地接地或選擇性地電性接地。「第四開關M7’的第四輸出端及第四開關M8’的第四輸出端電性連接且選擇性地接地或選擇性地電性接地」可以指第四開關M7’的第四輸出端及第四開關M8’的第四輸出端共電位，在一實施例中，當第四開關M7’的第四輸出端及第四開關M8’的第四輸出端接地或電性接地時，第二壓控振盪器VCO2’可被致動。

在圖4的實施例中，第一電壓端NH（例如高電壓端）亦可以是透過導線W連接於第二電壓端NL（例如低電壓端）。綜上關於圖4實施例的說明，在一實施例中，壓控振盪裝置可以包含多個（兩個或兩個以上）彼此並聯連接的第二壓控振盪器，所有的第二壓控振盪器皆電性連接於第一電壓輸出端組Vout1，且這些第二壓控振盪器分別具有對應的頻率，這些第二壓控振盪器具有的對應的頻率可以相互不同，在一實施例中，可以增加壓控振盪裝置的頻寬及振盪頻率的數目。

請接著參考圖5，圖5係依據本發明又一實施例所繪示的壓控振盪裝置的電路圖。圖5所示的壓控振盪裝置1”更包含另一第一壓控振盪器VCO1’，其中第一壓控振盪器VCO1及VCO1’彼此並聯連接，且第一壓控振盪器VCO1與VCO1’的結構相同或相似，第一壓控振盪器VCO1’亦至少包含一電感組及一負阻電路。第一壓控振盪器VCO1’包含另一第一電感組L1’及另一第一負阻電路NR1’，且第一壓控振盪器VCO1’的第一負阻電路NR1’的另一第二電壓端NL’電性連接第二電感組L2的第一電壓端NH。具體而言，第三開關組Sc’包含兩個第三開關M5’、M6’，第三開關M5’、M6’的兩個第三受控端分別電性連接於彼此的第三輸入端，第三開關M5’、M6’的兩個第三輸入端更電性連接於第一電壓輸出端組Vout1（即第三開關M5’的第三輸入端與第一開關M1的第一受控端電性連接於同個第一正電壓輸出端，第三開關M6’的第三輸入端與第一開關M2的第一受控端電性連接於同個第一負電壓輸出端），而第三開關M5’的第三輸出端及第三開關M6’的第三輸出端電性連接且選擇性地接地或選擇性地電性接地，其中第三開關M5’、M6’的兩個第三輸出端與接地端電性連接的一端為第二電壓端NL’。「第三開關M5’的第三輸出端及第三開關M6’的第三輸出端電性連接且選擇性地接地或選擇性地電性接地」可以是第三開關M5’的第三輸出端及第三開關M6’的第三輸出端共電位，在一實施例中，第三開關M5’的第三輸出端及第三開關M6’的第三輸出端接地（或電性接地）時，第一壓控振盪器VCO1’被致動。在一實施例中，壓控振盪裝置可以包含多個（兩個以上）彼此並聯連接的第一壓控振盪器，所有的第一壓控振盪器皆電性連接於第一電壓輸出端組Vout1，且這些第一壓控振盪器分別具有對應的頻率，這些第一壓控振盪器具有的對應的頻率可以相互不同。在一實施例中，可以增加壓控振盪裝置的頻寬及振盪頻率的數目。

壓控振盪裝置1”可以有兩條導線W及W’，導線W電性連接第一負阻電路NR1的第二電壓端NL與第二電感組L2的第一電壓端NH（例如高電壓端）；導線W’連接第一負阻電路NR1’的第二電壓端NL’（例如低電壓端）與第二電感組L2的第一電壓端NH。據此，可以增加倍頻器的頻寬，同時不至於讓相位雜訊因倍頻而過度降低。

在未繪示的實施例中，壓控振盪裝置更可以包含多個第一壓控振盪器VCO1及/或多個第二壓控振盪器VCO2，其中該些第一壓控振盪器VCO1係共同電性連接於第一電壓輸出端組Vout1，而該些第二壓控振盪器VCO2係共同電性連接於第一電壓端NH。

請接著參考圖6，圖6係依據本發明再一實施例所繪示的壓控振盪裝置的電路圖。圖6所示的壓控振盪裝置1”’有部分相同或相似於圖2所示的壓控振盪裝置1，不再於此贅述。於圖6之實施例中，第二壓控振盪器VCO2”的第二電感組L2”可以包含三個電感元件L21、L22、L23，第二電感組L2”的三個電感元件L21、L22、L23可以由三個獨立的電感元件實現，或是由一個獨立的電感元件（第二電感元件L21）及一對稱型電感元件（對稱型電感元件L22、L23）實現，其中第二電感元件L21電性連接第一電壓端NH及對稱型電感元件L22、L23。在一實施例中，第一電感組及/或第二電感組可由各種獨立或整合的電感元件實現，本發明不對此做限制。此外，第一電感組L1則可以電性連接於第一電力輸入源S1，而第二電感元件L21可以是連接於第二電力輸入源S2以形成所述第一電壓端NH，其中第一電感組L1從第一電力輸入源S1接收到的訊號與第二電感組L2”從第二電力輸入源S2接收到的訊號可以具有相同或不同的頻率、電壓值及/或電流值等。

綜上所述，依據本發明一或多個實施例所示的壓控振盪裝置，能夠在增加頻寬及差動輸出訊號的振動頻率的同時，降低壓控振盪裝置整體的體積/面積，並降低切換頻率過程中所產生的損耗（loss）。除此之外，依據本發明一或多個實施例所示的壓控振盪裝置，更能夠使壓控振盪裝置具有緩衝器及倍頻器的功能，並適當地降低相位雜訊。此外，因本發明一或多個實施例不需另外透過多工器切換頻率，故可以降低能量損耗，並避免壓控振盪裝置中多餘的電感會產生Q值問題。再者，在不另外設置多個壓控振盪器、多工器及緩衝器的情況下，本發明一或多個實施例能夠有效地降低壓控振盪裝置在電路上所佔用的面積及導線的走線長度。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1、1’、1”、1”’:壓控振盪裝置 VCO1、VCO1’:第一壓控振盪器 VCO2、VCO2’:第二壓控振盪器 NR1、NR1’:第一負阻電路 NR2、NR2’:第二負阻電路 Vout1:第一電壓輸出端組 Vout11:第一正電壓輸出端 Vout12:第一負電壓輸出端 Vout2、Vout2’:第二電壓輸出端組 Vout21:第二正電壓輸出端 Vout22:第二負電壓輸出端 Sa:第一開關組 Sb:第二開關組 Sc、Sc’:第三開關組 Sd、Sd’:第四開關組 M1、M1’、M2、M2’:第一開關 M3、M4:第二開關 M5、M5’、M6、M6’:第三開關 M7、M7’、M8、M8’:第四開關 L1、L1’:第一電感組 L2、L2’:第二電感組 L21～L23:第二電感元件 W、W’:導線 S、S1、S2:電力輸入源 NH:第一電壓端 NL、NL’:第二電壓端

圖1係依據本發明多個實施例所繪示的壓控振盪裝置的電路圖。圖2係依據本發明一實施例所繪示的壓控振盪裝置的電路圖。圖3A係繪示根據本發明的壓控振盪裝置在輸出第一頻率的訊號時運行的元件。圖3B係繪示根據本發明的壓控振盪裝置在輸出第二頻率的訊號時運行的元件。圖4係依據本發明另一實施例所繪示的壓控振盪裝置的電路圖。圖5係依據本發明又一實施例所繪示的壓控振盪裝置的電路圖。圖6係依據本發明再一實施例所繪示的壓控振盪裝置的電路圖。

1:壓控振盪裝置

VCO1:第一壓控振盪器

VCO2:第二壓控振盪器

NR1:第一負阻電路

NR2:第二負阻電路

Vout1:第一電壓輸出端組

Vout11:第一正電壓輸出端

Vout12:第一負電壓輸出端

Vout2:第二電壓輸出端組

Vout21:第二正電壓輸出端

Vout22:第二負電壓輸出端

Sa:第一開關組

Sb:第二開關組

Sc:第三開關組

Sd:第四開關組

M1、M2:第一開關

M3、M4:第二開關

M5、M6:第三開關

M7、M8:第四開關

L1:第一電感組

L2:第二電感組

W:導線

NH:第一電壓端

NL:第二電壓端

Claims

一種壓控振盪裝置，包含：一第一壓控振盪器，至少包含一第一電感組及一第一負阻電路，且該第一壓控振盪器包含一第一電壓輸出端組，該第一電壓輸出端組位於該第一電感組及該第一負阻電路之間；一第二壓控振盪器，至少包含一第二電感組及一第二負阻電路，且該第二壓控振盪器包含一第二電壓輸出端組，該第二電壓輸出端組位於該第二電感組及該第二負阻電路之間；一第一開關組，包含二第一開關，各該第一開關包含一第一受控端、一第一輸入端及一第一輸出端，該二第一受控端電性連接該第一電壓輸出端組，該二第一輸入端電性連接該第二電壓輸出端組，該二第一輸出端互相電性連接且選擇性地電性接地；及一第二開關組，包含二第二開關，各該第二開關包含一第二受控端、一第二輸入端及一第二輸出端，該二第二受控端電性連接該第二電壓輸出端組，該二第二輸入端電性連接該第一電壓輸出端組，該二第二輸出端互相電性連接且選擇性地電性接地，其中該第二電感組的一第一電壓端電性連接該第一負阻電路的一第二電壓端。
如請求項1所述的壓控振盪裝置，其中該第二電感組電性連接於一電力輸入源的一端係該第一電壓端。
如請求項1所述的壓控振盪裝置，更包含另一第二壓控振盪器，且該另一第二壓控振盪器的另一第二負阻電路透過該第二開關組電性連接該第一電壓輸出端組。
如請求項3所述的壓控振盪裝置，其中該另一第二壓控振盪器包含另一第二電感組，且該另一第二電感組電性連接該另一第二負阻電路。
如請求項3所述的壓控振盪裝置，其中該第二壓控振盪器與該另一第二壓控振盪器彼此並聯連接。
如請求項1所述的壓控振盪裝置，更包含另一第一壓控振盪器，且該另一第一壓控振盪器的另一第一負阻電路的另一第二電壓端電性連接該第二電感組的該第一電壓端。
如請求項6所述的壓控振盪裝置，其中該另一第一壓控振盪器包含另一第一電感組，且該另一第一電感組電性連接該第一電壓輸出端組及該另一第一負阻電路。
如請求項6所述的壓控振盪裝置，其中該第一壓控振盪器與該另一第一壓控振盪器彼此並聯連接。
如請求項1所述的壓控振盪裝置，其中該第一電感組包含二第一電感，該二第一電感的各自的一端電性連接該第一電壓輸出端組，而該二第一電感各自的另外一端係共電位。
如請求項1所述的壓控振盪裝置，其中該第一負阻電路包含一第三開關組，該第三開關組包含二第三開關，各該第三開關各包含一第三輸入端及一第三輸出端，該第三開關組的該二第三輸出端互相電性連接且選擇性地電性接地，該第三開關組的該二第三輸入端電性連接該第一電壓輸出端組。
如請求項10所述的壓控振盪裝置，其中該第三開關組的該二第三輸出端共同電性連接於該第二電壓端。
如請求項10所述的壓控振盪裝置，其中該二第三開關更各包含一第三受控端，且該二第三開關之一的該第三受控端電性連接另一該第三開關的該第三輸入端。
如請求項1所述的壓控振盪裝置，其中該第二負阻電路包含一第四開關組，該第四開關組包含二第四開關，各該第四開關包含一第四輸入端及一第四輸出端，該第四開關組的該二第四輸出端互相電性連接且選擇性地電性接地，該第四開關組的該二第四輸入端電性連接該第二電壓輸出端組。
如請求項13所述的壓控振盪裝置，其中該二第四開關更各包含一第四受控端，且該二第四開關之一的該第四受控端電性連接另一該第四開關的該第四輸入端。