小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器制造技术

本实用新型专利技术涉及小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器，包括可变电容阵列、自偏置型差分输出缓冲器、以及差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器，差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器用于提供本振信号，可变电容阵列用于实现宽调谐范围，自偏置型差分输出缓冲器用于降低输出阻抗、提升输出信号摆幅；方案采用无尾电流源技术及二次谐波滤波技术，使得小数频率综合器输出的本振信号的相位噪声性能得到提升，所设计方案下的振荡器可工作于UHF频段，输出1.55 GHz~2.07 GHz振荡信号，频率调节范围可达28.7%，100 kHz频偏处相位噪声可达

【技术实现步骤摘要】
小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器


[0001]本技术涉及小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器，属于振荡器集成电路设计


技术介绍

[0002]近年来，随着物联网中物品自动识别及过程跟踪等供应链管理需求的不断提升，催生了无线通讯技术的快速发展。传统的条码受距离、环境、视线要求、数据容量等限制，无法胜任此项工作。由于射频识别(RFID)技术具有高数据吞吐量、远距离操作、无限存储容量以及多标签识别能力，因此被广泛应用于诸如跟踪库存、追踪产品制造状态、自动结账等具体应用场景。频率综合器(FS，Frequency Synthesizer)是标签阅读器中最为关键的模块之一，它能够输出稳定、可综合、低噪声的本振信号，其相位噪声性能影响甚至决定着整个无线收发系统的性能，以及阅读器在复杂通信环境中的标签读取效率。超高频射频识别(UHF RFID)技术基于ISO 18000
‑
6标准，依据该标准，对于具有
‑
90dBm灵敏度的阅读器接收机及最小11dB的信噪比(SNR)要求，阅读器中频率综合器在1MHz频偏处输出的相位噪声(PN)需要低于
‑
117dBc/Hz；但是现有技术还有待进一步改进，提升实际工作性能。

技术实现思路

[0003]本技术所要解决的技术问题是提供小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器，采用无尾电流源技术，使得全差分电感电容型压控振荡器的相位噪声性能得到大幅提升，并采用二次谐波滤波技术提高压控振荡器共模工作点的输出阻抗，可以有效防止LC谐振回路的品质因数的下降，进一步提升全差分电感电容型压控振荡器的相位噪声性能。
[0004]本技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本技术设计了小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器，包括可变电容阵列、自偏置型差分输出缓冲器、以及差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器；三者的正极取电端外接电源电压V
DD
，三者的负极取电端接地；
[0005]其中，差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的第一输出端A1分别与自偏置型差分输出缓冲器的第一输入端A2、可变电容阵列的第一输入端A3连接；差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的第二输出端B1分别与自偏置型差分输出缓冲器的第二输入端B2、可变电容阵列的第二输入端B3连接；自偏置型差分输出缓冲器的两个输出端V
O+
、V
O
‑
构成小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器的输出端；
[0006]差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器接入控制电压V
c
，用于提供本振信号；可变电容阵列接入控制电压，用于实现宽调谐范围；自偏置型差分输出缓冲器用于降低输出阻抗、提升输出信号摆幅。
[0007]作为本技术的一种优选技术方案：所述差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器包括P型场效应管PM1、P型场效应管PM2、N型场效应管NM1、N型场效应管NM2、集成电感L3、
可变电容C
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、可变电容C
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；其中，P型场效应管PM1的源极与P型场效应管PM2的源极相连接，构成差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的正极取电端；P型场效应管PM1的漏极、P型场效应管PM2的栅极、集成电感L3的其中一端、可变电容C
var1
的其中一端、N型场效应管NM2的栅极、N型场效应管NM1的漏极六者相连，构成差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的第一输出端A1；P型场效应管PM2的漏极、P型场效应管PM1的栅极、集成电感L3的另一端、可变电容C
var2
的其中一端、N型场效应管NM1的栅极、N型场效应管NM2的漏极六者相连，构成差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的第二输出端B1；可变电容C
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的另一端与可变电容C
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的另一端相连，并接入控制电压V
c
；N型场效应管NM1的源极与N型场效应管NM2的源极相连接，构成差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的负极取电端。
[0008]作为本技术的一种优选技术方案：所述自偏置型差分输出缓冲器包括P型场效应管PM3、P型场效应管PM4、N型场效应管NM3、N型场效应管NM4、电阻R1、电阻R2；其中，P型场效应管PM3的源极与P型场效应管PM4的源极相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的正极取电端；P型场效应管PM3的栅极、N型场效应管NM3的栅极、电阻R1的其中一端三者相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的第一输入端A2；P型场效应管PM4的栅极、N型场效应管NM4的栅极、电阻R2的其中一端三者相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的第二输入端B2；P型场效应管PM3的漏极、N型场效应管NM3的漏极、电阻R1的另一端三者相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的第一输出端V
o
‑
；P型场效应管PM4的漏极、N型场效应管NM4的漏极、电阻R2的另一端三者相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的第二输出端V
o+
；N型场效应管NM3的源极与N型场效应管NM4的源极相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的负极取电端。
[0009]作为本技术的一种优选技术方案：所述可变电容阵列为一个4比特位可变电容阵列，该4比特位可变电容阵列包括可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、N型场效应管NM5、N型场效应管NM6、N型场效应管NM7、N型场效应管NM8、N型场效应管NM9、N型场效应管NM
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、N型场效应管NM
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、N型场效应管NM
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、N型场效应管NM
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、N型场效应管NM
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、N型场效应管NM
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、N型场效应管NM
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；其中，可变电容C
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的其中一端、可变电容C
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的其中一端、可变电容C
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的其中一端、可变电容C
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的其中一端四者相连接，且该相连接端构成可变电容阵列的第一输入端A3；可变电容C
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的其中一端、可变电容C
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的其中一端、可变电容C
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的其中一端、可变电容C
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的其中一端四者相连接，且该相连接端构成可变电容阵列的第二输入端B3；
[0010]N型场效应管NM5的栅极、N型场效应管NM6的栅极、N型场效应管NM7的栅极三者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器，其特征在于：包括可变电容阵列、自偏置型差分输出缓冲器、以及差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器；三者的正极取电端外接电源电压V
DD
，三者的负极取电端接地；其中，差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的第一输出端A1分别与自偏置型差分输出缓冲器的第一输入端A2、可变电容阵列的第一输入端A3连接；差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的第二输出端B1分别与自偏置型差分输出缓冲器的第二输入端B2、可变电容阵列的第二输入端B3连接；自偏置型差分输出缓冲器的两个输出端V
O+
、V
O
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构成小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器的输出端；差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器接入控制电压V
c
，用于提供本振信号；可变电容阵列接入控制电压，用于实现宽调谐范围；自偏置型差分输出缓冲器用于降低输出阻抗、提升输出信号摆幅。2.根据权利要求1所述小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器，其特征在于：所述差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器包括P型场效应管PM1、P型场效应管PM2、N型场效应管NM1、N型场效应管NM2、集成电感L3、可变电容C
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、可变电容C
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；其中，P型场效应管PM1的源极与P型场效应管PM2的源极相连接，构成差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的正极取电端；P型场效应管PM1的漏极、P型场效应管PM2的栅极、集成电感L3的其中一端、可变电容C
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的其中一端、N型场效应管NM2的栅极、N型场效应管NM1的漏极六者相连，构成差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的第一输出端A1；P型场效应管PM2的漏极、P型场效应管PM1的栅极、集成电感L3的另一端、可变电容C
var2
的其中一端、N型场效应管NM1的栅极、N型场效应管NM2的漏极六者相连，构成差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的第二输出端B1；可变电容C
var1
的另一端与可变电容C
var2
的另一端相连，并接入控制电压V
c
；N型场效应管NM1的源极与N型场效应管NM2的源极相连接，构成差分无尾电流源式电感电容型压控振荡器的负极取电端。3.根据权利要求1所述小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器，其特征在于：所述自偏置型差分输出缓冲器包括P型场效应管PM3、P型场效应管PM4、N型场效应管NM3、N型场效应管NM4、电阻R1、电阻R2；其中，P型场效应管PM3的源极与P型场效应管PM4的源极相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的正极取电端；P型场效应管PM3的栅极、N型场效应管NM3的栅极、电阻R1的其中一端三者相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的第一输入端A2；P型场效应管PM4的栅极、N型场效应管NM4的栅极、电阻R2的其中一端三者相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的第二输入端B2；P型场效应管PM3的漏极、N型场效应管NM3的漏极、电阻R1的另一端三者相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的第一输出端V
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；P型场效应管PM4的漏极、N型场效应管NM4的漏极、电阻R2的另一端三者相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的第二输出端V
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；N型场效应管NM3的源极与N型场效应管NM4的源极相连，构成自偏置型差分输出缓冲器的负极取电端。4.根据权利要求1所述小数频率综合器用全差分电感电容型压控振荡器，其特征在于：所述可变电容阵列为一个4比特位可变电容阵列，该4比特位可变电容阵列包括可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、可变电容C
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、N型场效应管NM5、N型场效应管NM6、N型场效应管NM7、N型场效应管NM8、N型场效应管NM9、N型场效应管NM
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、N型场效应管NM
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、N型场效应管NM
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、N型场效应管
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、N型场效应管NM
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、N型场效应管NM
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、N型场效应管NM
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；其中，可变电容C
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的其中一端、可变电容C
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的其中一端、可变电容C
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的其中一端四者相连接，且该相连接端构成可变电容阵列的第一输入端A3；可变电容C
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的其中一端、可变电容C
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑立博，刘轶，郭宇锋，靳雷生，解昊炜，姚佳飞，张珺，王贵宇，赵科伟，嵇华龙，张荣鑫，孔理想，刘贝，叶智超，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：新型
国别省市：