一種尾流反饋寬調(diào)諧壓控振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于集成電路設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種尾流反饋寬調(diào)諧壓控振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓控振蕩器（VCO,VoltageControlledOscillator)作為時鐘恢復(fù)、鎖相環(huán)以及 頻率綜合器等電路的重要模塊，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、軍事通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信終端、無線數(shù)字 通信等電子系統(tǒng)中。振蕩器電路結(jié)構(gòu)普遍有兩種：環(huán)行振蕩器和LC振蕩器。由于LC振蕩器 電路結(jié)構(gòu)簡單，具有較高的相位噪聲性能，所以在高性能片上系統(tǒng)中得到了最廣泛的應(yīng)用。
[0003] 在傳統(tǒng)的差分負(fù)阻壓控振蕩器中，尾流管對相位噪聲有著非常大的影響，特別是 在較小的頻率偏移量的情況下。2001年，E.Hegazi等人在文獻(xiàn)Afilteringtechniqueto lowerLCoscillatorphasenoise中提出了幾種方法來抑制尾流源帶來的噪聲，其中一種 是噪聲濾波技術(shù)。該技術(shù)通過濾除振蕩頻率的二次諧波改善了相位噪聲性能，但是引入了 額外的電感，增大了芯片面積，同時也不能確定其是否減少了閃爍噪聲對相位噪聲的貢獻(xiàn)。 在1^.?311〇4，？.411(1代311丨的文獻(xiàn)4 2.5-仂-3.36抱0105(：1388-0￥〇)中，通過去掉尾流源 降低相位噪聲，但是負(fù)阻管的閃爍噪聲會直接注入諧振腔，同時使得振蕩器對電源噪聲敏 感，這影響了相位噪聲的性能。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種尾流反饋寬調(diào)諧壓控振蕩器，其能夠 有效減小尾流管的閃爍噪聲。
[0005] 為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] -種尾流反饋寬調(diào)諧壓控振蕩器，包括振蕩器本體，其中振蕩器本體包括1個振 蕩核心電路和2個結(jié)構(gòu)完全相同的輸出驅(qū)動電路；振蕩核心電路的兩端分別連接第一輸出 驅(qū)動電路和第二輸出驅(qū)動電路；第一輸出驅(qū)動電路形成振蕩器本體的一個輸出端，第二輸 出驅(qū)動電路形成振蕩器本體的另一個輸出端；其中振蕩核心電路包括若干條并聯(lián)的開關(guān)電 容支路；其不同之處是，還進(jìn)一步包括1個尾流陣列電路；其中尾流陣列電路包括若干條并 聯(lián)的尾流支路，且尾流支路的個數(shù)與開關(guān)電容支路的個數(shù)相同；該尾流陣列電路的一端同 時連接第一輸出驅(qū)動電路和外部偏置電壓Vb，尾流陣列電路的另一端同時連接第二輸出驅(qū) 動電路和外部偏置電壓Vb。
[0007] 上述尾流陣列電路包括2個尾流源NM0S晶體管和若干條并聯(lián)的尾流支路。第一 尾流源NM0S晶體管匪22與第二尾流源NM0S晶體管匪21的漏極相連后，再與連接第一振 蕩NM0S晶體管匪1和第二振蕩NM0S晶體管匪2的源極相接；第一尾流源NM0S晶體管匪22 與第二尾流源NM0S晶體管匪21的源極相連后，再電性接地；第一尾流源NM0S晶體管匪22 的柵極分為2路，一路連接第一輸出驅(qū)動電路，一路接偏置電壓Vb;第二尾流源NM0S晶體 管匪21的柵極分為2路，一路連接第二輸出驅(qū)動電路，一路接偏置電壓Vb;尾流支路的條 數(shù)與開關(guān)電容支路的條數(shù)相同；每一條尾流支路包括3個尾流NM0S晶體管和1個反相器； 反相器的輸入端和第二尾流NMOS晶體管的柵極同時連接相應(yīng)的控制電壓；第二尾流NMOS晶體管的源極接直流偏置電壓Vb;第二尾流NM0S晶體管的漏極、第一尾流NM0S晶體管的 柵極與第三尾流NMOS晶體管的漏極相連接；反相器的輸出端接第三尾流NMOS晶體管的柵 極；第一尾流NMOS晶體管的漏極連接第一振蕩NMOS晶體管匪1和第二振蕩NMOS晶體管 匪2的源極；第一尾流NMOS晶體管和第三尾流NMOS晶體管的源極電性接地。
[0008] 上述振蕩核心電路包括負(fù)阻振蕩單元、開關(guān)電容陣列單元、諧振電感ind和可變 電容支路。負(fù)阻振蕩單元包括交叉耦合的第一振蕩NM0S晶體管匪1和第二振蕩NM0S晶體 管NM2,以及第一振蕩PM0S晶體管PM1和第二振蕩PM0S晶體管PM2 ;第一振蕩PM0S晶體 管PM1和第一振蕩NM0S晶體管匪1的漏極相連后，連接第一輸出驅(qū)動電路；第二振蕩PM0S 晶體管PM2和第二振蕩NM0S晶體管匪2的漏極相連后，連接第二輸出驅(qū)動電路；第一振蕩 PM0S晶體管PM1和第二振蕩PM0S晶體管PM2的源極接電源；第一振蕩NM0S晶體管NM1和 第二振蕩NM0S晶體管匪2的源極接尾流陣列電路。諧振電感ind的一端與第二振蕩PM0S 晶體管PM2和第二振蕩NM0S晶體管匪2的漏極相連，另一端與第一振蕩PM0S晶體管PM1 和第一振蕩NM0S晶體管匪1的漏極相連。開關(guān)電容陣列單元包括若干條并聯(lián)的開關(guān)電容 支路，每一條開關(guān)電容支路均包括開關(guān)NM0S晶體管、2個容值相等的開關(guān)電容和2個阻值相 等的開關(guān)電阻；開關(guān)NM0S晶體管的柵極連接相應(yīng)的控制電壓；2個開關(guān)電容中的一個開關(guān) 電容的一端連接開關(guān)NM0S晶體管的源極，另一端與第二振蕩PM0S晶體管PM2和第二振蕩 NM0S晶體管匪2的漏極相連；2個開關(guān)電容中的另一個開關(guān)電容的一端連接開關(guān)NM0S晶體 管的漏極，另一端與第一振蕩PM0S晶體管PM1和第一振蕩NM0S晶體管W1的漏極相連；2 個開關(guān)電阻中的一個開關(guān)電阻的一端連接開關(guān)NM0S晶體管的源極，另一端電性接地；2個 開關(guān)電阻中的另一個開關(guān)電阻的一端連接開關(guān)NM0S晶體管的漏極，另一端電性接地。可變 電容支路包括第一可變電容Cvl和第二可變電容02 ;第一可變電容Cvl和第二可變電容 02串聯(lián)后，其一端與第二振蕩PM0S晶體管PM2和第二振蕩NMOS晶體管匪2的漏極相連， 另一端與第一振蕩PM0S晶體管PM1和第一振蕩NMOS晶體管匪1的漏極相連；第一可變電 容Cvl和第二可變電容Cv2的相連端與調(diào)諧電壓Vtune相連。
[0009] 每個輸出驅(qū)動電路均包括1個驅(qū)動NMOS晶體管、1個驅(qū)動PM0S晶體管、2個驅(qū)動 電容和1個驅(qū)動電阻；驅(qū)動PM0S晶體管的源極接電源；驅(qū)動NMOS晶體管的源極電性接地； 驅(qū)動NMOS晶體管和驅(qū)動PM0S晶體管的柵極相連后，經(jīng)一驅(qū)動電容與振蕩核心電路相連；驅(qū) 動NMOS晶體管和驅(qū)動PM0S晶體管的漏極相連后分為2路，一路經(jīng)另一驅(qū)動電容后形成振 蕩器本體的輸出端，另一路接尾流陣列電路；驅(qū)動電阻的一端連接驅(qū)動NMOS晶體管和驅(qū)動 PM0S晶體管的漏極，另一端連接驅(qū)動NMOS晶體管和驅(qū)動PM0S晶體管的柵極。
[0010] 所述開關(guān)電容支路和尾流支路均為4條，其中4條開關(guān)電容支路的開關(guān)電容的容 值之比為1:2:4:8,這4條開關(guān)電容支路的開關(guān)電阻的阻值相等。
[0011] 本實用新型提出了一種可提高寬調(diào)諧范圍的壓控振蕩器相位噪聲性能的尾流源 結(jié)構(gòu)，采用了隨同開關(guān)電容接入變化的尾流源陣列，使壓控振蕩器在寬的調(diào)諧范圍內(nèi)都能 具有較好相位噪聲性能；同時通過隔直電容從輸出驅(qū)動漏極為主尾流管匪21、匪22的柵極 提供反饋偏置，減小了尾流管引入的閃爍噪聲，進(jìn)一步優(yōu)化了相位噪聲性能。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下特點：
[0013] 1、提出了一種新的帶尾流反饋的尾流源陣列結(jié)構(gòu)，該電路在不顯著增加芯片面積 的情況下，在2GHz的寬調(diào)諧范圍內(nèi)，達(dá)到較好的相位噪聲性能；
[0014] 2、將寬調(diào)諧范圍分為16個連續(xù)的子頻帶，尾流陣列使每個子頻帶都工作在最佳 電流，提尚噪聲性能。
【附圖說明】
[0015] 圖1是一種尾流反饋寬調(diào)諧壓控振蕩器的電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖2是一種尾流反饋寬調(diào)諧壓控振蕩器的調(diào)諧曲線圖。
【具體實施方式】
[0017] -種尾流反饋寬調(diào)諧壓控振蕩器，如圖1所示，包括1個振蕩核心電路，2個輸出驅(qū) 動電路和1個尾流陣列電路。振蕩核心電路的兩端分別連接第一輸出驅(qū)動電路和第二輸出 驅(qū)動電路。第一輸出驅(qū)動電路形成振蕩器本體的一個輸出端，第二輸出驅(qū)動電路形成振蕩 器本體的另一個輸出端。尾流陣列電路的一端同時連接偏置電壓Vb和第一輸出驅(qū)動電路， 尾流陣列電路的另一端同時連接偏置電壓Vb和第二輸出驅(qū)動電路。
[0018] 上述振蕩核心電路用于實現(xiàn)諧振頻率的粗調(diào)與細(xì)調(diào)。振蕩核心電路包括負(fù)阻振蕩 單元、開關(guān)電容陣列單元、諧振電感ind、以及可變電容支路。
[0019] 負(fù)阻振蕩單元包括交叉耦合的第一振蕩NM0S晶體管匪1和第二振蕩NM0S晶體 管NM2,以及第一振蕩PM0S晶體管PM1和第二振蕩PM0S晶體管PM2。第一振蕩PM0S晶體 管PM1和第一振蕩NM0S晶體管匪1的漏極相連后，連接第一輸出驅(qū)動電路。第二振蕩PM0S 晶體管PM2和第二振蕩NM0S晶體管匪2的漏極相連后，連接第二輸出驅(qū)動電路。第一振蕩 PM0S晶體管PM1和第二振蕩PM0S晶體管PM2的源極接電源。第一振蕩NM0S晶體管NM1和 第二振蕩NM0S晶體管匪2的源極接尾流陣列電路。
[0020] 諧振電感ind的一端與第二振蕩PM0S晶體管PM2和第二振蕩NM0S晶體管匪2的 漏極相連，另一端與第一振蕩PM0S晶體管PM1和第一振蕩NM0S晶體管匪1的漏極相連。
[0021] 開關(guān)電容陣列單元包括若干條并聯(lián)的開關(guān)電容支路，每一條開關(guān)電容支路均包括 開關(guān)NM0S晶體管、2個容值相等的開關(guān)電容和2個阻值相等的開關(guān)電阻。開關(guān)NM0S晶體管 的柵極連接相應(yīng)的控制電壓a、b、c或d。2個開關(guān)電容中的一個開關(guān)電容的一端連接開關(guān) NM0S晶體管的源極，另一端與第二振蕩PM0S晶體管PM2和第二振蕩NM0S晶體管匪2的漏 極相連。2個開關(guān)電容中的另一個開關(guān)電容的一端連接開關(guān)NM0S晶體管的漏極，另一端與 第一振蕩PM0S晶體管PM1和第一振蕩NM0S晶體管匪1的漏極相連。2個開關(guān)電阻中的一 個開關(guān)電阻的一端連接開關(guān)NM0S晶體管的源極，另一端電性接地。2個開關(guān)電阻中的另一 個開關(guān)電阻的一端連接開關(guān)NM0S晶體管的漏極，另一端電性接地。在本實用新型中，一個 開關(guān)電容陣列單元包括4條開關(guān)電容支路，這4條開關(guān)電容支路的開關(guān)電容的容值之比為 1:2:4:8,這4條開關(guān)電容支路的開關(guān)電阻的阻值相等。開關(guān)電容陣列單元與諧振電感ind 并聯(lián)，并按照指定的規(guī)律（控制電壓a、b、c或d)改變自身電容值，以對振蕩核心電路的諧 振頻率進(jìn)行粗調(diào)