压控振荡器制造技术

本发明专利技术提供一种压控振荡器，所述压控振荡器包括多个并联的压控振荡模块，相比于基于单个压控振荡模块的压控振荡器，能提升单个压控振荡模块的有效交流阻抗，降低了压控振荡器的相位噪声；压控振荡模块中的负阻电路基于双极型晶体管设计，采用寄生电容相对较低的双极型晶体管构成振荡结构，相较于基于MOS管的振荡结构，能降低每个压控振荡模块的相位噪声及功耗；在每个压控振荡模块中，通过耦合电容的耦合将谐振电感与可编程电容阵列分离，减小了可编程电容阵列带来的谐振腔能量损耗，提升了压控振荡模块的Q值，能进一步降低相位噪声；在压控可变电容进行频率细调的基础上，结合可编程电容阵列进行频率范围的粗调分段扩展，拓宽了频率覆盖范围。频率覆盖范围。频率覆盖范围。

【技术实现步骤摘要】
压控振荡器


[0001]本专利技术涉及压控振荡
，特别是涉及一种压控振荡器。

技术介绍

[0002]锁相环作为频率合成器和时钟产生电路中的关键单元，广泛应用于模拟、数字及射频芯片中。压控振荡器作为锁相环中的关键单元，直接决定了锁相环的输出频率，并且由于锁相环的远端相位噪声主要由压控振荡器决定，所以对压控振荡器的相位噪声要求也愈加严格。
[0003]压控振荡器可以分为环形振荡器及LC型压控振荡器，其中LC型压控振荡器工作频率高、相位噪声低，具有广泛的应用。LC型压控振荡器核心部份通常由负阻有源器件和电感、电容、电阻等无源器件构成，电感、电容、电阻等无源器件构成谐振回路，通过反馈形成振荡，负阻有源器件则用来补偿谐振回路振荡的能量损失，从而产生持续稳定的振荡信号。压控振荡器作为锁相环的核心，起着提供本振频率的作用，其振荡频率与其控制电压成正比，为扩大其频率可调范围，还通常增加电容阵列。
[0004]提升LC型压控振荡器的相位噪声通常需要增大振荡幅度及减小有源器件自身的固有噪声。但是，传统的LC型压控振荡器受限于器件固有噪声，无法进一步提升相位噪声性能。需要通过结构创新，减小谐振腔及开关电容阵列等压控振荡器核心部件的噪声贡献，减小能量损耗，才能实现宽带频率覆盖及优良的相位噪声性能。
[0005]因此，目前亟需一种能实现宽振荡频率覆盖、相位噪声低的压控振荡技术方案。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种LC型压控振荡器技术方案，结合多个并联的压控振荡模块设计压控振荡器，以提升单个压控振荡模块的有效交流阻抗，降低其相位噪声，每个压控振荡模块采用寄生电容相对较低的双极型晶体管构成的差分式共集电极型振荡结构，以降低每个压控振荡模块的相位噪声，同时，在差分式共集电极型振荡结构中，通过电容耦合将谐振电感与可编程电容阵列分离，以有效减小可编程电容阵列带来的谐振腔能量损耗，提升每个压控振荡模块的Q值，以进一步降低相位噪声。
[0007]为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供的技术方案如下。
[0008]一种压控振荡器，包括多个并联的压控振荡模块，所述压控振荡模块包括：
[0009]负阻电路，提供能量以维持振荡；
[0010]振荡模式调节电路，接所述负阻电路，用于破坏共基极型振荡模式的振荡条件；
[0011]电感电容谐振腔，接所述负阻电路，实现振荡并对振荡频率进行调节；
[0012]输出电路，接所述电感电容谐振腔，输出振荡信号；
[0013]其中，所述负阻电路包括三极管，所述电感电容谐振腔包括谐振电感、压控可变电容、耦合电容及可编程电容阵列，所述谐振电感及所述压控可变电容通过所述耦合电容耦合于所述三极管的基极，所述可编程电容阵列与所述三极管的发射极连接。
[0014]可选地，所述负阻电路包括第一NPN三极管、第二NPN三极管、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一电阻及第二电阻，所述第一NPN三极管的集电极接第一电源电压，所述第一NPN三极管的基极经串接的所述第一电感后接三极管偏置电压，所述第一NPN三极管的发射极经依次串接的所述第一电阻及所述第三电感后接地，所述第二NPN三极管的集电极接所述第一电源电压，所述第二NPN三极管的基极经串接的所述第二电感后接所述三极管偏置电压，所述第二NPN三极管的发射极经依次串接的所述第二电阻及所述第四电感后接地。
[0015]可选地，所述振荡模式调节电路包括第一电容及第二电容，所述第一电容的第一端接所述第一NPN三极管的集电极，所述第一电容的第二端接地，所述第二电容的第一端接所述第二NPN三极管的集电极，所述第二电容的第二端接地。
[0016]可选地，所述电感电容谐振腔包括两个所述耦合电容及两个所述压控可变电容，所述谐振电感的第一端经串接的第一个所述耦合电容后接所述第一NPN三极管的基极，所述谐振电感的第二端经串接的第二个所述耦合电容后接所述第二NPN三极管的基极，所述谐振电感的中间抽头端接可变电容偏置电压，所述谐振电感的第一端作为所述压控振荡模块的并联第一端口，所述谐振电感的第二端作为所述压控振荡模块的并联第二端口，第一个所述压控可变电容的第一端接所述谐振电感的第一端，第一个所述压控可变电容的第二端接第二个所述压控可变电容的第一端，第二个所述压控可变电容的第二端接所述谐振电感的第二端，第一个所述压控可变电容的第二端还接调谐电压。
[0017]可选地，所述电感电容谐振腔还包括第三电容及第四电容，所述第三电容的第一端接所述第一NPN三极管的基极，所述第三电容的第二端接所述第一NPN三极管的发射极，所述第四电容的第一端接所述第二NPN三极管的基极，所述第四电容的第二端接所述第二NPN三极管的发射极。
[0018]可选地，所述可编程电容阵列的电源端接第二电源电压，所述可编程电容阵列的地端接地，所述可编程电容阵列的控制端接控制信号，所述可编程电容阵列的输入端接所述第一NPN三极管的发射极，所述可编程电容阵列的输出端接所述第二NPN三极管的发射极。
[0019]可选地，所述可编程电容阵列包括M个并联的开关电容单元，每个所述开关电容单元包括依次串接的第一阵列电容、控制开关及第二阵列电容，在第i个所述开关电容单元中，所述第一阵列电容的第二端接所述控制开关的输入端，所述控制开关的电源端接所述第二电源电压，所述控制开关的地端接地，所述控制开关的控制端接第i个所述控制信号，所述控制开关的输出端接所述第二阵列电容的第一端，M个所述开关电容单元中所述第一阵列电容的第一端短接并作为所述可编程电容阵列的输入端，M个所述开关电容单元中所述第二阵列电容的第二端短接并作为所述可编程电容阵列的输出端，其中，M为大于或者等于2的整数，i为1～M的整数。
[0020]可选地，所述控制开关包括第三电阻、第四电阻、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第一PMOS管及第二PMOS管，所述第一PMOS管的源极接所述第二电源电压，所述第一PMOS管的栅极接所述控制信号，所述第一PMOS管的栅极还接所述第一NMOS管的栅极，所述第一PMOS管的漏极经串接的所述第三电阻后接所述第一NMOS管的漏极，所述第一NMOS管的源极接地，所述第二PMOS管的源极接所述第二电源电压，所述第二PMOS管的栅极接所述第
一PMOS管的栅极，所述第二PMOS管的栅极还接所述第二NMOS管的栅极，所述第二PMOS管的漏极经串接的所述第四电阻后接所述第二NMOS管的漏极，所述第二NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管的源极接所述第一NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的源极作为所述控制开关的输入端，所述第三NMOS管的栅极接所述第一PMOS管的栅极，所述第三NMOS管的衬底接地，所述第三NMOS管的漏极接所述第二NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的漏极作为所述控制开关的输出端。
[0021]可选地，所述输出电路包括第三电容及第四电容，所述第三电容的第一端接所述第一NPN三极管的发射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压控振荡器，其特征在于，包括多个并联的压控振荡模块，所述压控振荡模块包括：负阻电路，提供能量以维持振荡；振荡模式调节电路，接所述负阻电路，用于破坏共基极型振荡模式的振荡条件；电感电容谐振腔，接所述负阻电路，实现振荡并对振荡频率进行调节；输出电路，接所述电感电容谐振腔，输出振荡信号；其中，所述负阻电路包括三极管，所述电感电容谐振腔包括谐振电感、压控可变电容、耦合电容及可编程电容阵列，所述谐振电感及所述压控可变电容通过所述耦合电容耦合于所述三极管的基极，所述可编程电容阵列与所述三极管的发射极连接。2.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，所述负阻电路包括第一NPN三极管、第二NPN三极管、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一电阻及第二电阻，所述第一NPN三极管的集电极接第一电源电压，所述第一NPN三极管的基极经串接的所述第一电感后接三极管偏置电压，所述第一NPN三极管的发射极经依次串接的所述第一电阻及所述第三电感后接地，所述第二NPN三极管的集电极接所述第一电源电压，所述第二NPN三极管的基极经串接的所述第二电感后接所述三极管偏置电压，所述第二NPN三极管的发射极经依次串接的所述第二电阻及所述第四电感后接地。3.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于，所述振荡模式调节电路包括第一电容及第二电容，所述第一电容的第一端接所述第一NPN三极管的集电极，所述第一电容的第二端接地，所述第二电容的第一端接所述第二NPN三极管的集电极，所述第二电容的第二端接地。4.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于，所述电感电容谐振腔包括两个所述耦合电容及两个所述压控可变电容，所述谐振电感的第一端经串接的第一个所述耦合电容后接所述第一NPN三极管的基极，所述谐振电感的第二端经串接的第二个所述耦合电容后接所述第二NPN三极管的基极，所述谐振电感的中间抽头端接可变电容偏置电压，所述谐振电感的第一端作为所述压控振荡模块的并联第一端口，所述谐振电感的第二端作为所述压控振荡模块的并联第二端口，第一个所述压控可变电容的第一端接所述谐振电感的第一端，第一个所述压控可变电容的第二端接第二个所述压控可变电容的第一端，第二个所述压控可变电容的第二端接所述谐振电感的第二端，第一个所述压控可变电容的第二端还接调谐电压。5.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于，所述电感电容谐振腔还包括第三电容及第四电容，所述第三电容的第一端接所述第一NPN三极管的基极，所述第三电容的第二端接所述第一NPN三极管的发射极，所述第四电容的第一端接所述第二NPN三极管的基极，所述第四电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：张陶，陈华文，徐振洋，吴炎辉，李琼，李杰，邱建波，刘永光，李明剑，李家祎，
申请(专利权)人：重庆西南集成电路设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：