[發明專利]一種具有尾電流源和基于變壓器的振蕩回路的電感電容振蕩器

有效

• 申請號: 201380001095.2
• 申請日: 2013-02-15
• 公開（公告）號: CN104272583B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 羅伯特·博丹·斯達世斯基;馬蘇德·巴巴伊;阿克?！ろf斯文斯瓦潤;何卓彪
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H03B5/12
• 分類號: H03B5/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種振蕩器，特別涉及一種改良的削波和恢復振蕩器。

背景技術

收發器體系結構依賴于使用本地振蕩器作頻率變換，產生射頻(RF)或中頻(IF)本地信號，以便將基帶信號上變頻到射頻信號，或將射頻信號上變頻到基帶信號。因此，該振蕩器是在各無線系統中的最重要的組件之一。本地振蕩器的性能對無線系統有如下影響：

相位噪聲是無線系統的最致命的缺陷之一。由于相位噪聲的非理想性，它破壞了載波相位上負載的信息。相位噪聲在系統中會產生兩種不同類型的破壞。一種是從帶內，即調制信號的頻帶相位噪聲。這直接影響了下變頻，或上變頻的信號。除與載波十分相近的帶內噪聲緩慢變化使數據受到影響，其它帶內相位噪聲的量，可以表示為一個相位誤差或誤差矢量幅度(EVM)。

相位噪聲的影響的另一個重要方面可以用干擾源來解釋，如圖1所示，這通常被稱為阻塞干擾。混頻器100混合了包括一個期望信號102和一個干擾信號104在內的無線射頻信號，其中還包括具有本地振蕩器的頻譜110的本地振蕩器信號LO?；祛l器100產生的中頻信號(IF)的頻譜是通過混合了所期望信號102的本地振蕩器頻譜110與混合了干擾信號104的本地振蕩器頻譜110相疊加來獲得的。一個阻塞干擾進行上變頻和下變頻時，LO的相位噪聲會將其相位噪聲覆蓋到阻塞干擾上，部分相位噪聲將留在信號頻帶的頂部。這些非理想的相位噪聲可以影響不同類型的無線系統，如寬帶碼分多址接入(W-CDMA)和全球移動通信系統(GSM)。相位噪聲的破壞性影響可以在超外差接收機的前端最清楚地看到。

由于正交頻分調制(OFDM)信號在頻率范圍實行多載波傳輸，每個載波上具有相同相位噪聲的多載波可以作為一個有相同的相位噪聲的單載波來分析。然而，遠端相位噪聲可能會導致碼間干擾(ISI)，這意味著對這個系統也有一個系統相位噪聲要求。LTE和802.11g系統采用正交頻分調制技術。

另一方面，在無線通信領域，頻譜是一種寶貴的財富。無線用戶的數量需要更有效地利用頻率資源。通信收發器依賴于使用本地振蕩器作頻率變換。因此，在接收器和發射器中的振蕩器的頻譜純度是限制可用信道和用戶二者性能和最大數量的因素之一。

按照慣例，通常情況下，低噪聲高性能振蕩器采用交叉耦合負阻，即負跨導設計。此外，也可以采用尾電流成形、C類模式或更高階的等電路形式。然而，已知的振蕩器要受到大多數電路噪聲轉換為相位噪聲事實的影響。這限制了可達到的最低相位噪聲?，F在先回顧一下現有最新技術的狀況。

圖2是A.Visweswaran、R.B.Staszewski和J.R.Long所描述的“用于蜂窩式移動站和基站的1.2伏、65納米的CMOS振蕩器中相位去敏的削波和恢復技術”的削波和恢復振蕩器(DCO)和壓控振蕩器(VCO)的示意圖。晶體管M1和M2使用1:2的升壓變壓器T1和T2，在漏極和柵極之間實現正反饋。晶體管M1和M2實現了能承受大擺幅的厚氧化層元件的功能。

大擺幅減小了輸出振蕩電壓的上升和下降時間，并確保在輸出端的硬削波。單獨的變壓器T1和T2提供共模抑制和足夠的耦合，這并不是太弱，并且在設計中包含控制其界面處的阻抗變換。電壓增益是通過卷繞升壓和由變壓器的匝數比及耦合系數造成的漏極和柵極的阻抗不匹配來實現的。如圖2a所示，隨著信號幅度201在柵極的降低，晶體管M1和M2的迅速從飽和區206轉換到線性區212，使輸出信號203削波。過渡區域204狹小。偏置電壓(VB)變化，以調整削波開始?；艏頣1的次級繞組，而諧波通過電容CF2短路到地面。晶體管柵極被第二變壓器T2驅動，這逐步增加了濾波波形，其峰-峰擺動超過傳統振蕩器。這種強烈的過載確保了在晶體管輸出硬削波。根據線性時變的相位噪聲模型，脈沖敏感度函數量化了振蕩周期中的相位噪聲敏感度。需要注意的是，在削波時間202期間，漏極電壓203被削波，ISF值是零。因此，由無源和有源器件以及電源注入的噪聲并不干擾振蕩器在削波時間過零點或在削波時間的相位。電容CF1提高頻率推移，降低了向PMOS寄生輸出頻率的靈敏度。開關電容電路CX1用于粗調振蕩回路，而開關電容電路CX2用于細調振蕩回路。節點N被用于調整振蕩器的漏極電壓削波和電流消耗。