[發(fā)明專利]含改進(jìn)LC壓控振蕩器的鎖相環(huán)集成電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910238969.1
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN101826872A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃水龍;王小松;劉磊;李東岳;張海英;陳作添;李勇強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 國民技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務(wù)所 44209
• 代理人: 陳鴻蔭

技術(shù)領(lǐng)域?本發(fā)明涉及電子振蕩器或脈沖發(fā)生器的自動控制、起振、同步或穩(wěn)定，特別是 涉及頻率或相位的自動控制和同步，尤其涉及鎖相環(huán)的組成部分一改進(jìn)的LC壓控振蕩器。

背景技術(shù)?壓控振蕩器是鎖相環(huán)中最重要的模塊之一，用于產(chǎn)生高性能的振蕩信號，在無 線通信系統(tǒng)得到非常廣泛的應(yīng)用，然而壓控振蕩器在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問題，特別是 隨著CMOS工藝向深亞微米方向發(fā)展，由于頻率和電壓之間的高度非線性以及電源電壓降 低引起的小的電壓擺幅，使得深亞微米CMOS工藝下的壓控振蕩器設(shè)計(jì)變得非常困難。

壓控振蕩器的一個(gè)問題是由于工藝、溫度和電壓波動導(dǎo)致的頻率調(diào)諧范圍無法滿足設(shè) 計(jì)要求，為了增加壓控振蕩器的頻率調(diào)諧范圍，目前主要的方法是采用數(shù)字輔助頻率調(diào)諧 的方法。這種方法是把壓控振蕩器寬的頻率調(diào)諧范圍變成一組重疊的曲線，從而能在較低 的增益下獲得較寬的頻率調(diào)諧范圍。頻率調(diào)諧的方法是針對電容進(jìn)行調(diào)諧，有兩種實(shí)現(xiàn)方 式：一種方式通過moscap電容實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)諧；另外一種方式是通過mim電容和開關(guān)一起 實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)諧。Moscap頻率調(diào)諧主要的優(yōu)點(diǎn)是無需開關(guān)，通過控制電壓的高低就可以實(shí)現(xiàn) 電容的變化，但是在深亞微米工藝下，電源電壓降到1.2V甚至更小，moscap的電容值在 電源電壓范圍內(nèi)隨電壓變化改變較大，這使得壓控振蕩器對電源的改變非常敏感，極易耦 合襯底噪聲。Mim電容和開關(guān)實(shí)現(xiàn)的頻率調(diào)諧是一種廣泛應(yīng)用的方法，傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法如圖 6(a)所示，每組電容需要兩個(gè)開關(guān)，主要缺點(diǎn)是開通電阻比較大，使得電容單元的品質(zhì) 因子下降，不利于相位噪聲的優(yōu)化；另外的一種方法是如圖6(b)所示，開關(guān)跨接在兩個(gè) 電容之間，面臨的問題是開關(guān)在開通時(shí)無法完全開通，在關(guān)斷時(shí)無法關(guān)斷，開關(guān)的電阻嚴(yán) 重影響電容的品質(zhì)因子，不利于低相位噪聲設(shè)計(jì)；為了消除圖6(b)中的問題，人們又提 出了一種改進(jìn)電路如圖6(c)所示，在開關(guān)管的兩側(cè)各有兩個(gè)mos管，當(dāng)開通時(shí)，兩側(cè)的 nmos管Mn2和Mn3使得開關(guān)管能有效地開通，當(dāng)斷開時(shí)，兩側(cè)的pmos管Mp1和Mp2使得 開關(guān)管能有效地關(guān)斷。圖6(c)的主要的問題是需要一個(gè)不同于電源電壓的偏置電壓，該 電壓必須非常干凈，需要一個(gè)附加的濾波電容和偏置電壓產(chǎn)生電路。另外，在開關(guān)管關(guān)斷 時(shí)，兩個(gè)pmos管Mp1和Mp2并沒有完全開通，寄生電容對偏置電壓非常敏感，影響諧振 電路的振蕩頻率。

壓控振蕩器另外的一個(gè)問題是受限于工藝，數(shù)字校正無法獲得小于最小工藝變化的電 容，因而限制了數(shù)字校正的頻率分辨率，為了提高數(shù)字校正的頻率分辨率，傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方 法如圖7所示，開關(guān)關(guān)斷時(shí)，電容為電容C1和C2串聯(lián)的和；開關(guān)閉合時(shí)，電容為C1。開 關(guān)開通和閉合引起電容值的改變。這種方法主要的缺點(diǎn)是電容C1和C2串聯(lián)，存在潛在的 不利影響，另外為了獲得比較小的電容變化，需要電容C1和C2差值比較大，從而總的電 容值比較大，電容值過大，在相同的諧振頻率下，減小了諧振電感的值，小的諧振電感， 意味著高的功耗和低的電感品質(zhì)因子。

現(xiàn)代通信的發(fā)展對LC壓控振蕩器提出了越來越苛刻的要求，上述幾種結(jié)構(gòu)在頻率分辨 率，頻率調(diào)諧范圍等都無法滿足收發(fā)信機(jī)對振蕩信號的要求，因此，需要一種改進(jìn)的LC 壓控振蕩器電路的解決方案，能夠解決上述相關(guān)技術(shù)中的問題。

現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：在頻率分辨率，頻率調(diào)諧范圍等都無法滿足收發(fā)信機(jī)對振蕩 信號的要求。

1、Moscap頻率調(diào)諧時(shí)，由于moscap的電容值在電源電壓范圍內(nèi)隨電壓變化改變較 大，這使得壓控振蕩器對電源的改變非常敏感，極易耦合襯底噪聲；

2、受限于工藝，數(shù)字校正無法獲得小于最小工藝變化的電容，限制了數(shù)字校正的頻 率分辨率。

發(fā)明內(nèi)容?本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種含改 進(jìn)LC壓控振蕩器的鎖相環(huán)集成電路。