[發明專利]一種LC振蕩器

有效

• 申請號: 201110221698.6
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN102355196A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 趙毅強;宋益偉;高興波;耿俊峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H03B5/18
• 分類號: H03B5/18;H03G3/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及模擬電路領域，特別涉及一種LC振蕩器。

背景技術

傳統的LC振蕩器電路，主要應用于高頻領域，用來產生系統時鐘。因此這種應用背景對振蕩器的振幅值并無嚴格要求，即只要振蕩器的振幅值滿足反相器閾值即可。絕大多數的LC振蕩器在IC實現上都采用片內L、C，而對用于傳感器激勵的LC振蕩器則采用外接LC諧振回路。在電路的實現上，傳統的差分調諧VCO電路，需含有尾電流源。但尾電流源會引入額外的噪聲，且造成電路對電源、地的不對稱，產生襯偏調制效應等二級效應，影響波形的對稱和振蕩波形中心電平的穩定。而且，傳統結構的LC振蕩電路一般為電壓控制模式，無法對電流大小進行精確控制。因此需要針對特定的應用環境設計新的振蕩器電路。

對同一批產品，外接LC的Q值很難做到完全一致，因此對于用來產生傳感器激勵的LC振蕩器來說使振蕩器振幅值與Q值無關成為必然要求。

電流模結構LC振蕩器的一般原理認為，振幅的大小與提供能量補償的電流大小成正比。因此振幅的調節即是電流的調節。具體的調節辦法是：將振蕩器所產生的正弦波的幅值通過一定的手段提取出來，再通過兩個不同閾值(相距很近)的比較器來確定振幅的范圍，然后通過數字控制負反饋的辦法實現自動穩幅。這種自動穩幅的LC振蕩器在高精度的感應系統中有重要應用。

發明內容

為了滿足實際應用中的需要，對電流大小進行精確的控制，本發明提供了一種LC振蕩器，詳見下文描述：

一種LC振蕩器，所述LC振蕩器包括：電流模正反饋控制模塊、電流微調模塊、LC諧振回路和幅值自動控制模塊；

LC諧振回路第一輸出端和電流模正反饋控制模塊第一輸入端相連，LC諧振回路第二輸出端和電流模正反饋控制模塊第三輸入端相連；電流模正反饋控制模塊第二輸入端接偏置電流；所述電流模正反饋控制模塊將反饋電壓的變化轉化為相應電流的變化，輸出第一電流信號、第二電流信號、第三電流信號和第四電流信號并作為所述電流微調模塊的輸入電流信號；所述電流微調模塊對所述輸入電流信號進行放大處理，輸出第五電流信號和第六電流信號作為LC諧振回路輸入電流信號；所述LC諧振回路輸出電壓正弦信號；所述幅值自動控制模塊檢測電壓正弦信號的振幅值，通過兩個閾值相近的電壓比較器確定振幅值范圍，當所述振幅值范圍超出預設范圍，所述幅值自動控制模塊調節所述電流微調模塊的電流增益，所述LC諧振回路輸出在預設范圍內電壓正弦信號的振幅值。

所述電流模正反饋控制模塊，包括：第一對稱電路和第二對稱電路，其中，

所述第一對稱電路包括：M1～M20共20個MOS管，電源、第一偏置電流提供1.5uA的偏置電流，V0為2.5V的恒定直流偏置、V2為所述LC諧振回路的輸出電壓，用來產生所述LC諧振回路振蕩所需的電流，M5源級接地，漏極上分別連接M13的漏極和M14的漏極，M13的源級上分別連接M10的漏極和M11的漏極，M10和M11的源級分別接電源；M14的源級上分別連接M17的漏極和M18的漏極，M17和M18的源級分別接電源；M8和M10采用二級管連接方式，M13的柵極由V0控制，M14的柵極接V2；

所述第二對稱電路包括：M21～M40共20個MOS管，電源、第二偏置電流提供1.5uA的偏置電流，V0為2.5V的恒定直流偏置、V1為所述LC諧振回路的輸出電壓，用來產生所述LC諧振回路振蕩所需的電流，M25源級接地，漏極上分別連接M32的漏極和M33的漏極，M32的源級上接M30的漏極和M31的漏極，M30和M31源級分別接電源；M33的源級上分別連接M37的漏極和M38的漏極，M37和M38的源級分別接電源；M38和M30采用二級管連接方式，M32的柵極由V0控制，M33的柵極接V1。

所述電流微調模塊包括：第三對稱電路和第四對稱電路，其中，

所述第三對稱電路包括：M1～M20共20個MOS管，M6、M15中流過的電流為常導通；M2、M3、M4、M5中的電流分別由開關n_fa、n_fb、n_sa、n_sb控制；M19、M18、M17、M16中的電流分別由開關fa、fb、sa、sb控制，M1和M20中的電流由所述第一電流信號和所述第二電流信號提供，所有支路的電流供給V1；