[發明專利]壓控振蕩器

有效

• 申請號: 201210343283.0
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN103166573A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 呂盈達;廖顯原;顏孝璁;陳和祥;周淳樸
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H03B5/18
• 分類號: H03B5/18
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明涉及壓控振蕩器。

背景技術

壓控振蕩器(VCO)通常用在無線和有線通信系統中的鎖相環(PLL)、參考時鐘、頻率合成器等中。相位噪聲是VCO的參數，該參數指示VCO信號的質量。VCO中的總相位噪聲包括在閃爍頻率和VCO的振蕩頻率的整數倍附近由晶體管生成的噪聲。振蕩頻率通常稱為基波頻率或諧振頻率。值1/f被用于指出閃爍頻率，其中，f是噪聲的頻率。通常，閃爍噪聲控制噪聲頻譜的1/f³形狀部分，同時熱噪聲控制噪聲頻譜的1/f²形狀部分。

隨著互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術縮減，由于晶體管的更小尺寸，VCO中的晶體管的1/f閃爍頻率傾向于增加。結果，電感器質量因數被稱為值Q，并且由于晶體管的金屬和基板之間的較小距離，使得CMOSVCO的相位噪聲變得更惡劣。

在一種方法中，電感電容(LC)諧振電路被添加作為VCO的LC儲能電路中的負載，以影響VCO的頻率調諧范圍和電感大小Q。然而，不能有效地抑制由閃爍噪聲貢獻的相位噪聲。

在另一方法中，將VCO配置成LC諧振電路在振蕩頻率處用作開路電路，并且在二次諧波頻率處電短路。在該方法中，從二次諧波頻率周圍的噪聲降頻轉換生成的相位噪聲由在二次諧波頻率處被電短路的電路進行抑制。再次不能有效地抑制由閃爍噪聲貢獻的相位噪聲。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種壓控振蕩器(VCO)電路，包括：第一晶體管；第二晶體管；第一諧振電路；第二諧振電路；第一電流路徑；以及第二電流路徑，其中，所述第一晶體管的漏極連接至所述第二晶體管的柵極以及所述第一諧振電路的第一端；所述第一晶體管的源極連接至所述第一電流路徑以及所述第二諧振電路的第一端；所述第二晶體管的漏極連接至所述第一晶體管的柵極以及所述第一諧振電路的第二端；以及所述第二晶體管的源極連接至所述第二電流路徑以及所述第二諧振電路的第二端。

該VCO電路進一步包括：第三晶體管；以及第四晶體管，其中，所述第三晶體管的漏極連接至所述第四晶體管的柵極以及所述第一諧振電路的所述第一端；以及所述第四晶體管的漏極連接至所述第三晶體管的柵極以及所述第一諧振電路的所述第二端。

在該VCO電路中，所述第一晶體管和所述第二晶體管是N-型金屬氧化物半導體(NMOS)晶體管，并且所述第三晶體管和所述第四晶體管是P-型金屬氧化物半導體(PMOS)晶體管；或者所述第一晶體管和所述第二晶體管是PMOS晶體管，并且所述第三晶體管和所述第四晶體管是NMOS晶體管。

在該VCO電路中，所述第一電流路徑和/或所述第二電流路徑由晶體管或電流源形成。

在該VCO電路中，所述第二諧振電路被配置成在VCO電路的振蕩頻率處提供低阻抗，并且在所述VCO電路的低頻、閃爍頻率、和/或二次諧波頻率處提供高阻抗。

在該VCO電路中，所述第二諧振電路被配置成在所述VCO電路的振蕩頻率處用作電短路電路，并且在所述VCO電路的低頻、閃爍頻率、和/或二次諧波頻率處用作電開路電路。

在該VCO電路中，所述第二諧振電路包括至少一個電容器件和至少一個電感器件；所述至少一個電容器件的有效電容與所述至少一個電感器件的有效電感串聯電連接；以及如果ω_osc表示所述VCO電路的角振蕩頻率，Leff表示所述有效電感，并且Ceff表示所述有效電容，則所述第二諧振電路被配置成滿足以下等式：

ωosc=1Leff·Ceff.]]>

在該VCO電路中，所述第二諧振電路包括至少一個電容器件和至少一條傳輸線，其中，所述至少一個電容器件與所述至少一條傳輸連接；如果TCeff表示所述至少一個電容器件的有效電容，Zc表示所述有效電容的所述有效阻抗，fosc表示所述VCO電路的振蕩頻率，Zpred表示預定阻抗，π表示數學常數，則所述第二諧振電路被配置成滿足以下等式：