[發明專利]一種寄生效應低品質因數高的差分開關電容結構有效
| 申請號： | 201210433084.9 | 申請日： | 2012-11-02 |
| 公開（公告）號： | CN103001618A | 公開（公告）日： | 2013-03-27 |
| 發明（設計）人： | 郭斌 | 申請（專利權）人： | 長沙景嘉微電子股份有限公司 |
| 主分類號： | H03K17/56 | 分類號： | H03K17/56 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 410205 湖南省長沙*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 寄生 效應 品質因數 開關 電容 結構 | ||
技術領域
本發明主要涉及離散電容設計領域，尤其指一種寄生效應低、品質因數高的差分開關電容結構。
背景技術
近年來，隨著無線通訊技術突飛猛進的發展，多種標準兼容和寬帶通訊系統成為必然趨勢。作為該系統的關鍵模塊，壓控振蕩器要求有足夠寬的頻率覆蓋范圍和苛刻的相位噪聲性能。基于標準CMOS工藝變容管實現的調諧LC?VCO最大能實現20%左右的頻率調諧范圍。同時，采用大尺寸的變容管容易把幅度噪聲轉化為相位噪聲，使相位噪聲變差。為此，人們提出了采用數控開關電容技術實現可變電容。但是傳統的開關電容陣列由NMOS晶體管和電容串聯構成，NMOS管開啟時導通電阻和斷開時漏端寄生電容使得調諧回路Q值低以及相位噪聲性能差。因此，設計寄生效應低，品質因數高的開關電容成為了開關電容設計的難題。
圖1展示了一種由NMOS開關管和金屬電容實現的傳統差分開關電容結構。當開關控制信號D為高電平時，NMOS開關管N1、N2和N3閉合，PMOS開關管P1和P2斷開，開關電容處于閉合狀態，此時開關電容結構的等效電路如圖3所示，其中RON1、RON2和RON3分別三個NMOS開關管導通時的等效電阻，此時開關電容容值大小可以表示為：
CON≈C1//C2????????????????????(1)
其品質因數Q可以表示為：
式中ω0為工作頻率，RiON=[(μnCox)(Wi/L)(VGS-VTH)]-1為開關管Ni的導通電阻。從式(2)中可以得出，由于導通時開關管的導通電阻RiON的存在，開關電容的有效Q值降低，從而降低LC振蕩器的相位噪聲性能。
當開關控制信號D為低電平時，NMOS開關管Ni關閉，PMOS開關管Pi閉合，開關電容處于斷開狀態，此時開關電容等效電路如圖4所示，此時開關電容容值大小可以表示為：
COFF≈(C1//(CN1par+Cpar1))//(C2//(CN2par+Cpar2))(3)
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