[發(fā)明專利]一種采用電感抽頭的高精度數(shù)控LC振蕩器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510363970.2
• 申請(qǐng)日: 2015-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104993794B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖懷林;楊帆;王潤(rùn)華;劉曉哲;翁軒鍇;劉軍華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H03B5/12
• 分類號(hào): H03B5/12
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 司立彬

本發(fā)明公開(kāi)了一種采用電感抽頭的高精度數(shù)控LC振蕩器，其特征在于，在傳統(tǒng)LC振蕩器的電感中間的設(shè)定位置選擇抽頭，并在抽頭處接入另一開(kāi)關(guān)電容陣列作為細(xì)調(diào)電容陣列。電感中間的抽頭可以選擇一個(gè)或一對(duì)抽頭。當(dāng)選擇一個(gè)抽頭時(shí)，細(xì)調(diào)電容陣列接在抽頭端與電感一端；當(dāng)選擇一對(duì)抽頭時(shí)，細(xì)調(diào)電容陣列接在兩個(gè)抽頭端。本發(fā)明可以在有限的最小電容值下，實(shí)現(xiàn)更高的頻率精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種數(shù)控振蕩器，具體涉及一種采用電感抽頭的數(shù)控LC振蕩器。

背景技術(shù)

鎖相環(huán)是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的核心電路之一，是最常見(jiàn)的頻率源。集成電路(Integrated Circuits,IC)工藝技術(shù)的發(fā)展，使得數(shù)字化鎖相環(huán)技術(shù)成為可能。相比于模擬鎖相環(huán)，數(shù)字鎖相環(huán)的特性受工藝、電壓和溫度波動(dòng)的影響較小，有著更好的穩(wěn)定性。

數(shù)字鎖相環(huán)利用數(shù)字碼來(lái)控制振蕩器，其輸出頻率不像壓控振蕩器一樣是連續(xù)值，只能是不同控制碼對(duì)應(yīng)的一系列分立頻率值。在數(shù)字鎖相環(huán)中，這些分立的頻率值與所需的頻率之間存在著誤差，即數(shù)控振蕩器的量化誤差。這些量化誤差會(huì)在環(huán)路中引入額外的量化噪聲，最終疊加到鎖相環(huán)的最終頻率，導(dǎo)致輸出相噪聲的惡化。因此，數(shù)控振蕩器輸出的頻率精度越高，其量化誤差也就越小，從而對(duì)相噪聲的影響也就越小。

圖1是典型的電感電容振蕩器(LC Oscillator，以下簡(jiǎn)稱LC振蕩器)，由電感電容組成的諧振網(wǎng)絡(luò)和正反饋放大電路構(gòu)成，其振蕩頻率可表示為：

其中，L0和C0為諧振網(wǎng)絡(luò)的電感和電容值，CP為寄生電容。通過(guò)改變電感L0或電容C0可以調(diào)節(jié)振蕩器的振蕩頻率。一般來(lái)說(shuō)，電感值難以精確控制和調(diào)節(jié)，因此數(shù)控振蕩器中電容C0一般通過(guò)開(kāi)關(guān)電容陣列實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)。然而由于集成電路工藝中可實(shí)現(xiàn)的電容值不能無(wú)限小，開(kāi)關(guān)電容切換的電容精度是有限的，所調(diào)節(jié)的頻率精度也是有限的。例如一個(gè)2.4GHz振蕩器，其典型的電感電容值分別為2nH和2.2pF。而一個(gè)典型的180nm工藝中提供的最小電容在10fF量級(jí)，每增加或減少一位電容可使振蕩頻率改變5.4MHz，這樣的頻率精度難以滿足鎖相環(huán)的要求。

現(xiàn)有技術(shù)往往通過(guò)改進(jìn)開(kāi)關(guān)電容陣列來(lái)提高數(shù)控振蕩器的精度，如利用電容的串并聯(lián)關(guān)系以獲得更小的電容值。這些技術(shù)雖然能將精度提高數(shù)倍，但仍受限于集成電路工藝所能提供的最小電容，也增加了電容陣列的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)數(shù)控振蕩器的精度問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種采用電感抽頭的數(shù)控LC振蕩器，從而在有限的最小電容值下，實(shí)現(xiàn)更高的頻率精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種采用電感抽頭的高精度數(shù)控LC振蕩器，其特征在于，在傳統(tǒng)LC振蕩器的電感中間的設(shè)定位置選擇抽頭，并在抽頭處接入另一開(kāi)關(guān)電容陣列作為細(xì)調(diào)電容陣列。

進(jìn)一步的，電感中間的抽頭可以選擇一個(gè)或一對(duì)抽頭。當(dāng)選擇一個(gè)抽頭時(shí)，細(xì)調(diào)電容陣列接在抽頭端與電感一端；當(dāng)選擇一對(duì)抽頭時(shí)，細(xì)調(diào)電容陣列接在兩個(gè)抽頭端。所述電感可以為任何形式的電感，包括方形、多邊形、單圈、多圈、單層金屬或疊層電感。

進(jìn)一步的，所述抽頭的位置決定了數(shù)控振蕩器的頻率精度，根據(jù)頻率精度要求設(shè)計(jì)和下文的計(jì)算確定的抽頭位置。