[發(fā)明專利]一種抑制閃爍噪聲上變頻過程的壓控振蕩器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811516669.0
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN111313836B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧曉東;丁萬新;楊峰;陶晶晶;陳東坡
• 申請（專利權(quán)）人: 上海川土微電子有限公司
• 主分類號: H03B1/04
• 分類號: H03B1/04;H03B5/12
• 代理公司: 上海宏京知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31297
• 代理人: 崔巍

本發(fā)明提供一種抑制閃爍噪聲上變頻過程的壓控振蕩器，涉及集成電路領(lǐng)域，所述振蕩器包括與數(shù)字控制字輸出端口連接的數(shù)字控制負阻單元、并聯(lián)開關(guān)變?nèi)莨荜嚵小⒅C振腔并聯(lián)電容陣列，與數(shù)字控制負阻單元連接的固定負阻單元、諧振腔并聯(lián)電感，所述數(shù)字控制負阻單元還與諧振腔并聯(lián)電容陣列連接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中壓控振蕩器的近頻相位噪聲惡化的問題，使得本發(fā)明的壓控振蕩器與傳統(tǒng)的傳統(tǒng)壓控振蕩器相比近頻相位噪聲至少提高了6dB。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種抑制閃爍噪聲上變頻過程的壓控振蕩器。

背景技術(shù)

當調(diào)諧范圍變寬時，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電壓型壓控振蕩器會產(chǎn)生嚴重的閃爍噪聲上變頻過程，從而惡化近頻相位噪聲，現(xiàn)有壓控型振蕩器相位噪聲表達式推導(dǎo)過程如下：

基于ISF函數(shù)方法振蕩器輸出相位可以通過下式表示：

重新定義i_n(t)，假設(shè)交叉耦合管的噪聲電流為i_s(t)，根據(jù)混頻理論，在振蕩器輸出端所展現(xiàn)的噪聲電流是被交叉耦合管開關(guān)調(diào)制了的，假設(shè)調(diào)制函數(shù)為m(t)，所以有i_n(t)＝m(t)i_s(t)，只考慮m(t)的基波跟i_s(t)混頻，則有：

這里只考慮ISF函數(shù)的基波項可以寫出相位噪聲表達式：

其中S_1/f(ω_m)為電流噪聲譜密度，如圖1所示，給出了輸出電壓，ISF函數(shù)和調(diào)制函數(shù)m(t)的向量圖，ISF函數(shù)跟輸出電壓的導(dǎo)數(shù)成正比，即ISF函數(shù)相位落后于輸出電壓諧振時輸出電流跟輸出電壓同相位，但是由于電路中非線性因素的存在導(dǎo)致了相位的偏移，將相位噪聲表達式重新寫成：

上式中括號里的第一項為電路非線性直接導(dǎo)致的閃爍噪聲上變頻，第二項為電路的幅度噪聲由于電路的非線性而轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔辉肼暋．旊娐分C振時，跨導(dǎo)電流包含豐富的高次諧波成分，諧振腔電容又為這些高次諧波提供低頻路徑，這些高次諧波電流就會流到電容中去。基頻成分會發(fā)生改變從而產(chǎn)生一個感性電流去跟電容的容性電流相抵消最終使得電抗性電流依舊為零，這就是Groszkowski效應(yīng)。

寫出振蕩頻率：

諧振腔的輸出阻抗變?yōu)閆＝R+j2Δω₀L，輸出電流和輸出電壓相位發(fā)生偏移，偏移量為：

主要有三種機制引起AM-FM轉(zhuǎn)換：1.非線性變?nèi)莨苌系碾妷悍日{(diào)制；2.輸出電壓的非線性成分；3.交叉耦合管非線性寄生電容上的電壓幅度調(diào)制。

通過使用開關(guān)電容陣列和開關(guān)變?nèi)莨荜嚵锌梢院艽蟪潭壬辖档妥內(nèi)莨艿姆蔷€性從而減輕電路對幅度噪聲的敏感程度，本次結(jié)構(gòu)主要針對后面兩種AM-FM轉(zhuǎn)換機制。定義AM-FM轉(zhuǎn)換靈敏度函數(shù)k_AM-FM：

根據(jù)調(diào)制理論，相位與頻率的關(guān)系所以有

假設(shè)根據(jù)上式得出：

因為C為諧振腔電容。最終可以寫出的表達式為：

R_AM是幅度調(diào)制阻抗，它是由AM噪聲所引起的阻抗，其值為考慮輸出電壓的非線性成分，忽略輸出電壓的高次諧波項，寫出輸出電壓的表達式：