[發明專利]一種基于互感補償的高線性度LC型壓控振蕩器

在審

• 申請號: 202210600137.5
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN115001401A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 桂小琰;王卡楠;楊浩然;趙振;唐人杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;廣東順德西安交通大學研究院
• 主分類號: H03B5/12
• 分類號: H03B5/12;H03B5/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種基于互感補償的高線性度LC型壓控振蕩器，包括LC振蕩器，LC振蕩器經π/2移相器與可調跨導單元連接，π/2移相器采用電感負載放大器實現，可調跨導單元包括可調電流源，可調電流源的輸入端連接可調電流源控制電壓產生單元，通過可調電流源控制電壓產生單元改變偏置電流對可調跨導單元進行磁調諧。通過引入互感電感，根據電流控制磁調諧的原理通過可調電流調節等效可變電感，采用五級電壓偏置電路將變化控制電壓轉化為變化控制電流以動態補償不同控制電壓段的VCO增益變化，在不降低VCO調諧范圍的情況下大大提高了VCO增益的線性度。

技術領域

本發明屬于半導體集成電路設計技術領域，具體涉及一種基于互感補償的高線性度LC型壓控振蕩器。

背景技術

傳統的LC型壓控振蕩器通過改變壓控電容的控制電壓來改變振蕩頻率。壓控電容所用的MOS變容管的線性區很小，對于為適應PVT變化的大調諧范圍VCO而言，往往設計的VCO有一個很大的增益變化，因此許多技術被提出來減小VCO增益變化實現較高的線性度。

這些技術大致分為兩類：第一類以調整可變電容的線性區為出發點來降低VCO的增益變化，通過與可變電容串聯的開關電容陣列來降低調諧曲線之間的VCO增益變化量，這犧牲了本來的調節范圍，除此之外串聯開關電容陣列降低了諧振腔的Q值；另一種不僅通過并聯不同偏置的可變電容來優化同一調諧曲線的VCO增益變化量，而且并聯多位控制的可變電容陣列來優化不同調諧曲線間的VCO增益變化，偏置轉移的支路Q值低，降低了諧振腔的Q值，影響相位噪聲；第二類通過調整電感來優化VCO增益變化，是在傳統的LC-tank上增加了一個互感的LC-tank，通過調整互感LC-tank的電容陣列從而調整等效電感的變化，繼而優化不同調諧曲線間的VCO增益變化，但是調節顆粒度有限。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于互感補償的高線性度LC型壓控振蕩器，在不降低VCO調諧范圍的情況下大大提高了VCO增益的線性度。

本發明采用以下技術方案：

一種基于互感補償的高線性度LC型壓控振蕩器，包括LC振蕩器，LC振蕩器經π/2移相器與可調跨導單元連接，π/2移相器采用電感負載放大器實現，可調跨導單元經可調電流源連接可調電流源控制電壓產生單元，控制電壓Vctrl通過可調電流源控制電壓產生單元改變可調跨導單元內的偏置電流。

具體的，LC振蕩器包括交叉耦合管M1和M2，交叉耦合管M1和M2的源級連接并經偏置電阻R和旁路電容C1接地，交叉耦合管M1和M2的漏極作為輸出端與π/2移相器連接。

進一步的，交叉耦合管M1和M2的連接關系具體為：

交叉耦合管M1的柵極接交叉耦合管M2的漏極，交叉耦合管M2的柵極接交叉耦合管M1的漏極，交叉耦合管M1的漏極分別接電感Lp1的一端和Cvar的一端，M2的漏極分別接電感Lp2的一端和Cvar的另一端，電感Lp1的另一端和Lp2的另一端接VDD_core。

具體的，π/2移相器包括放大管M3和M4，放大管M3和M4的柵極分別與LC振蕩器連接，放大管M3和M4源級接地，放大管M3和M4的漏極分別與可調跨導單元連接。

進一步的，放大管M3和M4的漏極分別經電感Ld1和Ld2連接VDD_core。

具體的，可調跨導單元包括放大管M5和M6，放大管M5和M6的柵極分別與π/2移相器連接，放大管M5和M6的漏極分別經電感LS1和LS2連接VDD_core，放大管M5和M6的源級分別與可調電流源的漏極連接，可調電流源的柵極與可調電流源控制電壓產生單元中的V_L1-5連接。

進一步的，可調電流源的源極接地。

進一步的，電感Ls1與LC振蕩器中電感Lp1相互耦合，Ls2與LC振蕩器中電感Lp2相互耦合。