具有低相位噪聲的壓控振蕩器制造技術(shù)

一種壓控振蕩器，其包含： 一ＬＣ諧振回路； 一負(fù)阻發(fā)生器，電連接到該ＬＣ諧振回路，用來產(chǎn)生可調(diào)制頻率的正弦波；以及 一噪聲抑制回路，其包含一Ｔ形電阻電路，連接于該負(fù)阻發(fā)生器，用來提供偏置并可降低相位噪聲。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)提供一種振蕩器，特別指一種能降低振蕩器內(nèi)的相位噪聲并提高振蕩器信噪比的振蕩器電路結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
高頻差動式壓控振蕩器(high frequency differential voltagecontrolled oscillator，VCO)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中，并可將此類壓控振蕩器運(yùn)用于積體電路，更可達(dá)到通信系統(tǒng)輕、薄、短小的需求，而壓控振蕩器的優(yōu)劣取決于其是否具有低相位噪聲(phase noise)與高信噪比(signal to noise ratio，SNR)。請參考圖1，圖1為美國專利第6,064,277號中所公開的公知振蕩器10的電路圖。振蕩器10是利用一驅(qū)動電路(drive circuit)12來驅(qū)動一LC諧振回路(LC tank)11。LC諧振回路11包含一電感L與一電容C，用來產(chǎn)生正弦波(sinusoidal wave)。驅(qū)動電路12包含二無源元件Z1、Z2，無源元件Z1、Z2可為電感或電阻。無源元件Z1、Z2分別連到兩組晶體管Q1、Q2的基極，驅(qū)動電路12由一偏置電路14所驅(qū)動。一般說來，為了抑制振蕩信號對偏置電路的干擾效應(yīng)(interference effect)，無源元件Z1、Z2通常具有較高阻抗。然而，無源元件Z1、Z2并無法完全隔離該偏置電路所產(chǎn)生的噪聲，并且，電阻性的無源元件Z1、Z2的高阻抗特性本身產(chǎn)生熱噪聲(thermal noise)并引進(jìn)振蕩器10中，并進(jìn)而產(chǎn)生相位噪聲。因此，公知振蕩器10的相位噪聲會因Z1、Z2的高電阻特性而提高。在上述公知振蕩器10電路中，一檢測電路13檢測出振蕩器10的振幅大小饋入具有積分特性的偏置電路14以輸出一與振幅大小相對應(yīng)的控制電壓來調(diào)制驅(qū)動電路12的偏置點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到最大的輸出振幅且不造成晶體管過度飽和。然而，由于偏置電路14輸出端噪聲可因偶次諧波經(jīng)由晶體管Q1、Q2所放大，所以相對的噪聲電平(Noise Level)便提高了。此特點(diǎn)相對地劣化了振蕩器的相位噪聲。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于具有低相位噪聲與高信噪比的壓控振蕩器。本專利技術(shù)的另一目的在于提供一共模補(bǔ)償電路(common-mode compensationcircuit)，用來消除一LC諧振回路內(nèi)共模節(jié)點(diǎn)上的共模噪聲。該共模補(bǔ)償電路是利用一對二極管來檢測其差動輸出端的共模信號，并通過一電壓轉(zhuǎn)電流的電路饋入該LC諧振回路的虛接地端(virtual ground)。如此可以補(bǔ)償該振蕩器內(nèi)共模噪聲在該振蕩器的相位噪聲上的影響。同時(shí)，該對二極管亦可避免壓控振蕩器中的負(fù)阻發(fā)生器的晶體管過飽和。該壓控振蕩器包含一可調(diào)制振蕩頻率的LC諧振回路、一電連接到該LC諧振回路的負(fù)阻發(fā)生器、一噪聲抑制回路，該回路其包含一T-型電阻偏置網(wǎng)路，該T形電阻電路偏置網(wǎng)路是用來降低該LC諧振回路產(chǎn)生的相位噪聲并進(jìn)而提高該壓控振蕩器的信噪比。該壓控振蕩器還可利用一三角形電阻電路來取代先前的T形電阻電路。該三角形電阻電路包含二連接至基極偏置電路的第一電阻，用來偏置該負(fù)阻發(fā)生器的晶體管。該三角形電阻電路另包含一連接至該第一電阻的第二電阻，用來抑制正弦波發(fā)生器產(chǎn)生的相位噪聲。附圖說明圖1為公知振蕩器的電路圖。圖2為本專利技術(shù)壓控振蕩器的電路圖。圖3為圖2壓控振蕩器中振蕩電路的電路圖。圖4為圖3振蕩電路中的T型電阻電路被換成三角形電阻電路的電路圖。圖5為圖4振蕩電路中的三角形電阻電路的一變形電路圖示。附圖符號說明10 振蕩器 11 LC諧振回路12 驅(qū)動電路 13 檢測電路14 偏置電路 20 壓控振蕩器22、40 振蕩電路 24 共模補(bǔ)償電路 26輸出緩沖器25、27 電流鏡28LC諧振回路30 噪聲抑制回路32負(fù)阻發(fā)生器34 T型電阻電路36三角形電阻電路具體實(shí)施方式請參考圖2與圖3。圖2為本專利技術(shù)壓控振蕩器(voltage controloscillator，VCO)20的電路圖。圖3為壓控振蕩器20中振蕩電路(oscillator core)22的電路圖。振蕩電路22包含一可調(diào)制振蕩頻率的LC諧振回路(tunable-frequency LC tank)28與一負(fù)阻發(fā)生器(negativeresistance generator)32，負(fù)阻發(fā)生器32可為一用來放大LC諧振回路28所產(chǎn)生的正弦波的正反饋電路(positive feedback circuit)。負(fù)阻發(fā)生器32中的晶體管Q11、Q12的基極偏置是由一T-型電阻電路34所提供。T型電阻電路34包含兩個(gè)第一電阻R2a、R2b及一個(gè)第二電阻R3。第一電阻R2a、R2b的一端是分別連接至雙極結(jié)型晶體管Q11、Q12的基極，如圖3中所標(biāo)示的M、N兩點(diǎn)，而第一電阻R2a、R2b的另一端則同時(shí)連接至第二電阻R3的一端，如圖3中所標(biāo)示的N1點(diǎn)，而第二電阻R3的另一端則連接至一直流偏置電壓(DC biasing voltage)Vbias，該直流偏置電壓Vbias是通過T型電阻電路34來驅(qū)動負(fù)阻發(fā)生器32。除了振蕩電路22之外，壓控振蕩器20尚包含一電性連至可調(diào)制振蕩頻率的LC諧振回路28與負(fù)阻發(fā)生器32的共模補(bǔ)償電路(common-modecompensation circuit)24，共模補(bǔ)償電路24中的A、B兩點(diǎn)(如圖2、3所示)與負(fù)阻發(fā)生器32中的A、B兩點(diǎn)相連，且形成一反饋電路。共模補(bǔ)償電路24另包含兩個(gè)二極管D1、D2用來檢測偶次諧波(even-harmonics)，該偶次諧波是由壓控振蕩器20于其差動端所產(chǎn)生的正弦波所引起的。假定流經(jīng)可調(diào)制振蕩頻率的LC諧振回路28的節(jié)點(diǎn)Y的電流上升，使得可調(diào)制振蕩頻率的LC諧振回路28產(chǎn)生的正弦波的振幅變大，同時(shí)亦會使得諧波放大，而二極管D1、D2所檢測偶次諧波的等效直流電壓值將會使得P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(metal oxide semiconductor transistor，MOStransistor)M2的柵極與漏極的電壓上升。如此一來，流經(jīng)晶體管M2的漏極電流便減小。經(jīng)由電流鏡(current mirror)27電路映像產(chǎn)生晶體管M1的漏極電流將被迫地減少，從而因這負(fù)補(bǔ)償效應(yīng)使得節(jié)點(diǎn)Y的電流下降。于是節(jié)點(diǎn)Y的電流就會趨于穩(wěn)定，使得節(jié)點(diǎn)Y的虛擬接地(virtual ground)特性更為顯著，此將進(jìn)一步降低壓控振蕩器20的噪聲產(chǎn)生。再者，二極管D1、D2尚連接至另一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管M3的漏極，當(dāng)雙極結(jié)型晶體管Q11、Q12集極的瞬間電壓低于該金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管M3漏極的電壓達(dá)一預(yù)定值時(shí)，二極管D1、D2將會導(dǎo)通，所以雙極結(jié)型晶體管Q11、Q12集極的電壓將被箝制(clamp)在某一特定的電壓，從而防止雙極結(jié)型晶體管Q11、Q12發(fā)生過飽和現(xiàn)象。當(dāng)晶體管Q11、Q12進(jìn)入過飽和時(shí)，等效于可調(diào)制振蕩頻率的LC諧振回路28的Q值將劣化，于是乎壓控振蕩器20的相位噪聲將增加。是后，壓控振蕩器20還包含一輸出緩沖器(output buffer)26用來降低壓控振蕩器20后端的輸出負(fù)載上的負(fù)載效應(yīng)(loading effect)，輸出緩沖器26是經(jīng)由A、B與負(fù)阻發(fā)生器32的A、B相連。輸出緩沖器的作用26是一電壓跟隨器(source follower本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃尊禧，
申請(專利權(quán))人：絡(luò)達(dá)科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：