[發明專利]一種低功耗大帶寬高分辨率低相位噪聲數控振蕩器

在審

• 申請號: 202110241559.3
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112953464A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 白雪飛;邵亞年
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H03K3/012
• 分類號: H03K3/012;H03K3/013
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發明公開了一種低功耗大帶寬高分辨率低相位噪聲數控振蕩器，包括：互補差分MOS管補償電路、三級電容調諧電路、電容電感濾波電路和容性退化電路，粗調和中調電容陣列并聯的連接在補償NMOS管和PMOS管的漏極之間，容性退化電路連接在兩個補償NMOS管的源極之間，互補差分MOS管補償電路提供負阻來補償諧振腔的電阻，使諧振腔的振蕩可以持續；三級電容調諧電路用來提供不同調諧精度下的變化電容，來實現頻率的改變；所述電容電感濾波電路通過電容將熱噪聲導入地端、通過電感提供阻抗來抑制閃爍噪聲的流動用來濾除電路的閃爍噪聲；容性退化電路通過將調諧電容陣列接入補償MOS管源極再按比例折算到漏極，實現更小的變化電容量，來實現更高的分辨率。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路領域，尤其涉及一種低功耗大帶寬高分辨率低相位噪聲數控振蕩器。

背景技術

振蕩器在移動通信、無線智能終端等領域有著十分廣泛的應用。當前，振蕩器主要采用模擬振蕩器，這種振蕩器功耗大、成本高、可移植性較低且易受電路中數字信號影響。近年來，隨著電源電壓的不斷降低，振蕩器數字化實現逐漸成為一個趨勢。

數控振蕩器由電容陣列和控制電路組成，通過控制字改變調諧電容來進行頻率調諧。目前，振蕩器通過電感或互感調諧來改善相位噪聲性能，但這些振蕩器功耗和面積都比較大，很難滿足移動通信對于低功耗的要求，因此一種具有低功耗、大帶寬、高分辨率、低相位噪聲的數控振蕩器是不可或缺的。

發明內容

本發明的目的是提供一種低功耗大帶寬高分辨率低相位噪聲數控振蕩器，適用于全數字鎖相環IP核中，可以廣泛的應用于移動通信等低功耗場合，同時由于大帶寬，本設計的可移植性高、融合性好，可以降低應用成本。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種低功耗大帶寬高分辨率低相位噪聲數控振蕩器，包括：

互補差分MOS管補償電路、三級電容調諧電路、電容電感濾波電路和容性退化電路，其中粗調和中調電容陣列并聯的連接在補償NMOS管和PMOS管的漏極之間，容性退化電路連接在兩個補償NMOS管的源極之間，在偏置電阻R1、R2的共模點與地之間、以及和PMOS管源極和電源之間，分別均連接有電容電感濾波電路，其中：所述的互補差分MOS管補償電路提供負阻來補償諧振腔的電阻，使諧振腔的振蕩可以持續；所述三級電容調諧電路用來提供不同調諧精度下的變化電容，來實現頻率的改變；所述電容電感濾波電路通過電容將熱噪聲導入地端、通過電感提供阻抗來抑制閃爍噪聲的流動用來濾除電路的閃爍噪聲；所述容性退化電路通過將調諧電容陣列接入補償MOS管源極再按比例折算到漏極，實現更小的變化電容量，來實現更高的分辨率。

進一步的，所述互補差分MOS管補償電路，包括交叉耦合連接的兩個NMOS管，兩個NMOS管的源極連在一起，第一NMOS管的柵極連接到第二NMOS管的漏極，第一NMOS管的漏極連接到第二NMOS管的柵極，構成交叉耦合結構。

進一步的，所述三級電容調諧電路，包括粗調、中等調諧、細調電容陣列，粗調、中等調諧電容陣列并聯在補償NMOS管和PMOS管的漏極，細調電容陣列并連在兩個NMOS管源極之間，偏置電阻R1和R2串聯在NMOS管源極，粗調、中調和細調控制字分別接在粗調、中調、細調電容陣列控制端。

進一步的，所述三級電容調諧電路中的粗調電容為開關電容電路。

進一步的，所述三級電容調諧電路中的中等調諧電容為變容二極管電容電路。

進一步的，所述三級電容調諧電路中的細調調諧電容為MOS管電容，將兩個MOS管的源極漏極和柵極連接在一起，在柵極加高低電壓，在源極和柵極之間會感應出高低電容，實現更小的電容變化。

進一步的，用四組開關電容按等比分布的方式構成粗調電容陣列，用五組變容二極管電容和一組MOS電容構成中調電容陣列，用四組變容二極管電容電路和兩組MOS電容構成細調電容陣列。