[實用新型]一種基于可調諧有源電感的微型壓控振蕩器

有效

• 申請號: 201822097407.7
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN209057176U
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 萬求真;徐丹丹;鄧銘鑫;彭博威;馬啟祝
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 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

本實用新型公開了一種基于可調諧有源電感的微型壓控振蕩器，它包括第一有源電感、第二有源電感、第一注入電流源、第二注入電流源和self?cascode負阻電路。其中第一、第二有源電感基于回轉器原理實現，它們由正跨導放大器、負跨導放大器、有源反饋電阻、輔助電容和可調電流源構成；第一、第二注入電流源分別位于負阻電路兩側，采用MOS管構成；self?cascode負阻電路由四個MOS管構成，采用交叉耦合方式連接，用于補償諧振回路的能量損失。本實用新型提出的壓控振蕩器采用有源電感替代無源螺旋電感，并使用注入電流源和self?cascode負阻電路來實現。

技術領域

本發明涉及一種射頻器件與射頻集成電路設計領域，特別涉及一種基于可調諧有源電感的微型壓控振蕩器。

背景技術

當前，微型化射頻集成電路設計對實現工作在人體體內的可植入式生物醫療設備(如無線膠囊內窺鏡)或新興的可穿戴式設備具有非常重要的理論與現實意義。

在微型化射頻集成電路設計中，壓控振蕩器是不可或缺的重要功能模塊，它為射頻收發機提供頻率穩定且可控的本振信號。目前壓控振蕩器可分為LC負阻振蕩器與環形振蕩器兩大類。

LC負阻振蕩器由電感電容諧振回路和有源負阻模塊構成，如圖1所示，其振蕩頻率由諧振回路的諧振頻率決定，具有頻率穩定度高和相位噪聲低等優點，但它需要無源螺旋電感元件。由于無源螺旋電感的電感值不可調諧，極大地限制了LC負阻振蕩器的頻率調諧范圍，在寬帶電路應用中并不具有吸引力。為了實現寬的頻率調諧范圍，有學者提出了一些改進方法，如采用開關電感或者開關電容陣列，雖然LC負阻振蕩器的頻率調諧范圍得到了改善，但也極大地增加了芯片面積和電路復雜性，不符合微型化射頻集成電路的設計需要。

與LC負阻振蕩器相比，環形振蕩器由幾個相同的延時單元形成環路而構成，環形振蕩器無需電感無源元件，芯片面積小，頻率調諧范圍寬，能提供多相位輸出，但它的相位噪聲性能較差，同時射頻環形振蕩器很難提供振蕩器的特征方程、起振條件以及振蕩頻率等關鍵設計參數。

近年來隨著CMOS技術的發展，MOS管元件尺寸不斷縮小，但占大部分芯片面積的無源螺旋電感元件并不隨CMOS技術的演進而成比例縮小。另一方面，基于回轉器原理的有源電感由一個正跨導放大器和一個負跨導放大器構成回轉器加一個電容C來實現，與傳統的無源螺旋電感元件相比，有源電感占用芯片面積小，僅為無源螺旋電感的1%~10%，并能在寬頻率工作范圍內實現對電感值和Q值的調諧。

因此，為了滿足微型化電路的發展需求，本發明在傳統的LC壓控振蕩器的基礎上，探索一種基于可調諧有源電感的微型壓控振蕩器，使提出的壓控振蕩器無需無源螺旋電感元件，實現微型化，且同時滿足寬頻率調諧范圍和好的相位噪聲等性能要求。

發明內容

本發明提供了一種基于可調諧有源電感的微型壓控振蕩器，它通過采用新型有源電感代替傳統無源螺旋電感，實現了電感值的可調諧，提高了壓控振蕩器的頻率調諧范圍，減少了芯片面積，達到優化壓控振蕩器性能的目的。

本發明通過如下技術方案實現：提出的壓控振蕩器包括：第一輸出端口（V_O+）、第二輸出端口（V_O-）、第一有源電感、第二有源電感、第一注入電流源、第二注入電流源和self-cascode負阻電路。