專利名稱：壓控振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種壓控振蕩器。
背景技術(shù)：
壓控振蕩器是一種輸出頻率隨輸入電壓變化的振蕩器。在射頻/無線領(lǐng)域內(nèi)，壓控振蕩器主要用于為發(fā)送/接收機(jī)提供本振信號(hào)。電感電容振蕩器一般由電感和電容并聯(lián)構(gòu)成LC諧振回路，一對交叉耦合的MOS管形成負(fù)阻，用以抵消電感和電容上的寄生電阻損耗，從而使得電感電容振蕩器可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的振蕩，改變電容的值，就可以改變電感電容振蕩器的中心振蕩頻率。
目前，在寬范圍調(diào)諧接收系統(tǒng)中，如48~860MHz的數(shù)字電視調(diào)諧器中，一般采用多個(gè)壓控振蕩器覆蓋寬范圍的振蕩頻率，單個(gè)壓控振蕩器只覆蓋某一段頻率，為了達(dá)到頻率覆蓋范圍要求，單個(gè)壓控振蕩器通常采用可變電容二極管或開關(guān)電容陣列的形式實(shí)現(xiàn)某一范圍的頻率振蕩。在寬范圍調(diào)諧接收時(shí)，必須在多個(gè)壓控振蕩器之間進(jìn)行切換。壓控振蕩器電路在從靜止?fàn)顟B(tài)到正常振蕩有一轉(zhuǎn)換時(shí)間，也即是壓控振蕩器的起振時(shí)間，而現(xiàn)有的壓控振蕩器在縮短壓控振蕩器的起振時(shí)間上存在不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種具有加速壓控振蕩器切換過程，縮短起振時(shí)間的壓控振蕩器電路。
本發(fā)明的上述目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種壓控振蕩器，包括壓控振蕩器電路100，在壓控振蕩器電路100中有LC諧振回路101，LC諧振回路101兩端接于壓控振蕩器電路100的兩個(gè)輸出端VO_P、VO_N，一個(gè)壓控信號(hào)VT接于LC諧振回路101的壓控端用于改變LC諧振回路101的固有頻率，第一快速起振電路200的輸出端連接壓控振蕩器電路100的第一輸出端VO_P，第二快速起振電路300的輸出端連接壓控振蕩器電路100的第二輸出端VO_N，一個(gè)片內(nèi)脈沖信號(hào)Vup接于第一快速起振電路200的輸入端，第二快速起振電路300的輸入端接地，當(dāng)片內(nèi)脈沖信號(hào)Vup高電平時(shí)，快速起振電路200的輸出端輸出高電平，壓控振蕩器電路100兩個(gè)輸出端VO_P、VO_N的電壓差增大，亦即使LC諧振回路101的兩端產(chǎn)生大電壓差，從而實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器快速起振。
上述壓控振蕩器電路由兩個(gè)NMOS管M3、M4、三個(gè)PMOS管M1、M2、M5和一個(gè)片內(nèi)固定偏置信號(hào)Vbias組成，第一NMOS管M3和第二NMOS管M4的源端接地，第一NMOS管M3的柵端、第二NMOS管M4的漏端、第一PMOS管M1的柵端、第二PMOS管M2的漏端、LC諧振回路101的第二端VO_N和第二快速起振電路300的輸出端相連，第二NMOS管M4的柵端、第一NMOS管M3的漏端、第一PMOS管M1的漏端、第二PMOS管M2的柵端、LC諧振回路101的第一端VO_P和第一快速起振電路200的輸出端相連，第一PMOS管M1的源端、第二PMOS管M2的源端和第三PMOS管M5的漏端相連，第三PMOS管M5的柵端接于片內(nèi)固定偏置信號(hào)Vbias，第三PMOS管M5的源端接電源；第一PMOS管M1、第二PMOS管M2和第一NMOS管M3、第二NMOS管M4構(gòu)成互補(bǔ)交叉耦合型壓控振蕩器，第三PMOS管M5為尾電流管，其電流大小由柵端的片內(nèi)固定偏置信號(hào)Vbias決定。
上述第一快速起振電路200由三個(gè)倒相器201、202、203和一個(gè)PMOS管M6組成，第一快速起振電路200中的三個(gè)倒相器201、202、203串行連接，第一倒相器201的輸入端接片內(nèi)脈沖信號(hào)Vup，第二倒相器202的輸入端連接第一倒相器201的輸出端，第三倒相器203的輸入端連接第二倒相器202的輸出端，第三倒相器203的輸出端連接PMOS管M6的柵端，PMOS管M6的源端接電源，PMOS管M6的漏端接LC諧振回路101的第一端VO_P；第二快速起振電路300由三個(gè)倒相器301、302、303和一個(gè)PMOS管M7組成，第二快速起振電路300中的三個(gè)倒相器301、302、303串行連接，第一倒相器301的輸入端接地，第二倒相器302的輸入端連接第一倒相器301的輸出端，第三倒相器303的輸入端連接第二倒相器302的輸出端，第三倒相器303的輸出端連接PMOS管M7的柵端，PMOS管M7的源端接電源，PMOS管M7的漏端接LC諧振回路101的第二端VO_N。
第一和第二快速起振電路200、300中的每個(gè)倒相器由一個(gè)NMOS管和一個(gè)PMOS管組成，兩個(gè)管子?xùn)哦诉B接構(gòu)成輸入端，兩個(gè)管子漏端連接構(gòu)成輸出端，NMOS管的源端接地，PMOS管的源端接電源，上述倒相器中的兩個(gè)快速起振電路中的PMOS管尺寸完全相同，從而使壓控振蕩器兩個(gè)輸出端的負(fù)載相同。
上述LC諧振回路101由一個(gè)電感L、兩個(gè)電容C1、C2、兩個(gè)變?nèi)荻O管D1、D2和兩個(gè)電阻R1、R2組成，電感L兩端各接一電容C1、C2，兩電容C1、C2的另一端分別串接一電阻R1、R2，兩個(gè)電阻R1、R2的另一端相連接于壓控信號(hào)VT，兩個(gè)電容C1、C2和電阻R1、R2的連接點(diǎn)分別接一變?nèi)荻O管D1、D2的陰極，兩個(gè)變?nèi)荻O管D1、D2的陽極相連并接地，電感L兩端構(gòu)成LC諧振回路101的兩端接入壓控振蕩器的輸出端。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果壓控振蕩器快速起振電路采用了六個(gè)倒相器和兩個(gè)PMOS管，電路結(jié)構(gòu)簡單，可有效加速壓控振蕩器的起振，縮短壓控振蕩器起振時(shí)間，仿真結(jié)果如圖3所示，大大提高多個(gè)壓控振蕩器之間的相互切換效率。
快速起振電路通過一個(gè)脈沖信號(hào)Vup可使壓控振蕩器的兩個(gè)輸出端VO_P、VO_N電位迅速產(chǎn)生很大的電壓差，而壓控振蕩器是一個(gè)正反饋系統(tǒng)，輸出端的電壓差導(dǎo)致壓控振蕩器起振加速，大大縮短壓控振蕩器的起振時(shí)間，當(dāng)壓控振蕩器正常起振后，脈沖信號(hào)Vup變?yōu)榈碗娖剑瑓?shù)相同的兩塊快速起振電路僅作為壓控振蕩器的輸出負(fù)載，不再影響振蕩器的正常振蕩。同時(shí)，由于PMOS管的1/f噪聲比NMOS管的小，采用PMOS管提供尾電流可大大優(yōu)化壓控振蕩器的相位噪聲。


圖1是本發(fā)明的的壓控振蕩器電路圖。
圖2是本發(fā)明的LC諧振回路電路圖。
圖3是本發(fā)明的壓控振蕩器振蕩仿真曲線圖。
圖4是本發(fā)明的快速起振電路中倒相器電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，壓控振蕩器電路主要構(gòu)成電路有PMOS管M1和PMOS管M2、NMOS管M3和NMOS管M4、偏置PMOS管M5、LC諧振回路。PMOS管M1源端、PMOS管M5的漏端和PMOS管M2的源端連在一起，PMOS管M1的柵端、PMOS管M2的漏端和NMOS管M4的漏端連在一起，作為壓控振蕩器的一個(gè)輸出端。PMOS管M2的柵端、PMOS管M1的漏端和NMOS管M3的漏端相連，并作為壓控振蕩器的另一個(gè)輸出端。NMOS管M3柵端與NMOS管M4漏端相連，NMOS管M4的柵端與NMOS管M3漏端相連，兩者構(gòu)成NMOS交叉耦合對。NMOS管M3和NMOS管M4的源端都接地。偏置管PMOS管M5柵端接芯片內(nèi)產(chǎn)生固定偏置信號(hào)Vbias的基準(zhǔn)電路輸出端，源端接電源Vdd。PMOS管的1/f噪聲比NMOS管的小，因此，采用PMOS管提供尾電流可大大優(yōu)化壓控振蕩器的相位噪聲。
PMOS管M1、PMOS管M2和NMOS管M3、NMOS管M4構(gòu)成互補(bǔ)交叉耦合型壓控振蕩器。PMOS管M1、PMOS管M2和NMOS管M3、NMOS管M4分別構(gòu)成交叉耦合對，提供負(fù)阻，以補(bǔ)償LC諧振回路中的能量損失，從而使電路持續(xù)振蕩。PMOS管M5為尾電流管，其電流大小由固定偏置信號(hào)Vbias決定，該信號(hào)來自芯片內(nèi)一般基準(zhǔn)電壓電路。LC諧振回路是由電感、可變電容和電阻構(gòu)成，如圖2所示，可變電容二極管上的調(diào)諧電壓信號(hào)VT來自芯片內(nèi)鎖相環(huán)電路的環(huán)路濾波器。
PMOS管M6、PMOS管M7以及6個(gè)倒相器(201、202、203、301、302、303)構(gòu)成快速起振電路，倒相器201、202和203以及PMOS管M6組成快速起振電路200，倒相器301、302和303以及PMOS管M7組成快速起振電路300?？焖倨鹫耠娐?00的三個(gè)倒相器201、202和203級(jí)聯(lián)，倒相器201輸入端接芯片內(nèi)產(chǎn)生脈沖信號(hào)Vup的電路輸出端，倒相器201的輸出端接倒相器202的輸入端，倒相器202的輸出端接倒相器203的輸入端，倒相器203的輸出端接PMOS管M6的柵端，PMOS管M6的源端接電源，漏端接壓控振蕩器的輸出端VO_P?？焖倨鹫耠娐?00的三個(gè)倒相器301、302和303級(jí)聯(lián)，倒相器301輸入端接地，倒相器301輸出端接倒相器302的輸入端，倒相器302的輸出端接倒相器303的輸入端，倒相器303的輸出端接PMOS管M7的柵端，PMOS管M7的源端接電源，漏端接壓控振蕩器的另一輸出端VO_N。倒相器201、202、203、301、302、303都采用同一種電路，其具體實(shí)施方式
如圖4所示，PMOS管MP1和NMOS管MN1的柵端相連為倒相器的輸入端，PMOS管MP1和NMOS管MN1的漏端相連為倒相器的輸出端，PMOS管MP1的源端接電源，NMOS管MN1的源端接地。
PMOS管M6、PMOS管M7作為開關(guān)管工作，其漏端分別接壓控振蕩器的兩個(gè)輸出端，源端接電源電壓Vdd，柵端接倒相器的輸出端。倒相器301輸入端接地，經(jīng)過三級(jí)倒相后，PMOS管M7的柵極為高電平，即PMOS管M7始終處于關(guān)斷狀態(tài)。倒相器201的輸入端輸入脈沖信號(hào)Vup。當(dāng)脈沖信號(hào)Vup為高電平時(shí)，PMOS管M6柵極為低電平，則PMOS管M6導(dǎo)通，PMOS管M6的漏端信號(hào)被強(qiáng)制上拉到電源電壓Vdd。此時(shí)壓控振蕩器輸出兩端(VO_P、VO_N)產(chǎn)生很大的電壓差，由于壓控振蕩器是一個(gè)正反饋系統(tǒng)，輸出端的電壓差導(dǎo)致壓控振蕩器快速啟動(dòng)。壓控振蕩器起振后，脈沖信號(hào)Vup再變?yōu)榈碗娖?，PMOS管M6處于關(guān)斷狀態(tài)。PMOS管M6、PMOS管M7的尺寸完全相同，以保證壓控振蕩器兩個(gè)輸出端的負(fù)載相同。脈沖信號(hào)Vup可由芯片內(nèi)其他一般電路提供，如壓控振蕩器切換電路產(chǎn)生。
LC諧振回路主要由一個(gè)電感L、變?nèi)荻O管D1和變?nèi)荻O管D2、兩個(gè)耦合電容C1和C2、兩個(gè)電阻R1和R2構(gòu)成，如圖2所示。電阻R1和R2一端同時(shí)接產(chǎn)生調(diào)諧電壓信號(hào)VT的鎖相環(huán)電路中環(huán)路濾波器的輸出端，電阻R1的另外一端與變?nèi)荻O管D1的陰極、電容C1相連，電阻R2的另外一端與變?nèi)荻O管D2的陰極、電容C2相連，兩變?nèi)荻O管的陽極相連并接地。電容C1的另外一端與電感L的一端相連并接壓控振蕩器的輸出端，電容C2的另外一端與電感L的另外一端相連并連壓控振蕩器的另一輸出端。電感L與變?nèi)荻O管D1、D2構(gòu)成諧振網(wǎng)絡(luò)，中心振蕩頻率為ω0=1/(1/2)·L·Cvar,]]>其中Cvar為變?nèi)荻O管D1、D2工作時(shí)的等效電容。電容C1、C2作為隔直電容，可防止高電壓的調(diào)諧電壓信號(hào)VT耦合到芯片管腳上。電阻R1和電阻R2一般為高阻值電阻。
權(quán)利要求
1.一種壓控振蕩器，包括壓控振蕩器電路(100)，在壓控振蕩器電路(100)中有LC諧振回路(101)，LC諧振回路(101)兩端接于壓控振蕩器電路(100)的兩個(gè)輸出端(VO_P、VO_N)，一個(gè)壓控信號(hào)(VT)接于LC諧振回路(101)的壓控端用于改變LC諧振回路(101)的固有頻率，其特征還在于第一快速起振電路(200)的輸出端連接壓控振蕩器電路(100)的第一輸出端(VO_P)，第二快速起振電路(300)的輸出端連接壓控振蕩器電路(100)的第二輸出端(VO_N)，一個(gè)片內(nèi)脈沖信號(hào)(Vup)接于第一快速起振電路(200)的輸入端，第二快速起振電路(300)的輸入端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控振蕩器，其特征是所述的壓控振蕩器電路由兩個(gè)NMOS管(M3、M4)、三個(gè)PMOS管(M1、M2、M5)和一個(gè)片內(nèi)固定偏置信號(hào)(Vbias)組成，第一NMOS管(M3)和第二NMOS管(M4)的源端接地，第一NMOS管(M3)的柵端、第二NMOS管(M4)的漏端、第一PMOS管(M1)的柵端、第二PMOS管(M2)的漏端、LC諧振回路(101)的第二端(VO_N)和第二快速起振電路(300)的輸出端相連，第二NMOS管(M4)的柵端、第一NMOS管(M3)的漏端、第一PMOS管(M1)的漏端、第二PMOS管(M2)的柵端、LC諧振回路(101)的第一端(VO_P)和第一快速起振電路(200)的輸出端相連，第一PMOS管(M1)的源端、第二PMOS管(M2)的源端和第三PMOS管(M5)的漏端相連，第三PMOS管(M5)的柵端接于片內(nèi)固定偏置信號(hào)(Vbias)，第三PMOS管(M5)的源端接電源；第一PMOS管(M1)、第二PMOS管(M2)和第一NMOS管(M3)、第二NMOS管(M4)構(gòu)成互補(bǔ)交叉耦合型壓控振蕩器，第三PMOS管(M5)為尾電流管，其電流大小由柵端的片內(nèi)固定偏置信號(hào)(Vbias)決定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓控振蕩器，其特征是所述的第一快速起振電路(200)由三個(gè)倒相器(201、202、203)和一個(gè)PMOS管(M6)組成，第一快速起振電路(200)中的三個(gè)倒相器(201、202、203)串行連接，第一倒相器(201)的輸入端接片內(nèi)脈沖信號(hào)(Vup)，第二倒相器(202)的輸入端連接第一倒相器(201)的輸出端，第三倒相器(203)的輸入端連接第二倒相器(202)的輸出端，第三倒相器(203)的輸出端連接PMOS管(M6)的柵端，PMOS管(M6)的源端接電源，PMOS管(M6)的漏端接LC諧振回路(101)的第一端(VO_P)；第二快速起振電路(300)由三個(gè)倒相器(301、302、303)和一個(gè)PMOS管(M7)組成，第二快速起振電路(300)中的三個(gè)倒相器(301、302、303)串行連接，第一倒相器(301)的輸入端接地，第二倒相器(302)的輸入端連接第一倒相器(301)的輸出端，第三倒相器(303)的輸入端連接第二倒相器(302)的輸出端，第三倒相器(303)的輸出端連接PMOS管(M7)的柵端，PMOS管(M7)的源端接電源，PMOS管(M7)的漏端接LC諧振回路(101)的第二端(VO_N)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓控振蕩器，其特征是所述的第一和第二快速起振電路(200、300)中的每個(gè)倒相器由一個(gè)NMOS管和一個(gè)PMOS管組成，兩個(gè)管子?xùn)哦诉B接構(gòu)成輸入端，兩個(gè)管子漏端連接構(gòu)成輸出端，NMOS管的源端接地，PMOS管的源端接電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓控振蕩器，其特征是所述的LC諧振回路(101)由一個(gè)電感(L)、兩個(gè)電容(C1、C2)、兩個(gè)變?nèi)荻O管(D1、D2)和兩個(gè)電阻(R1、R2)組成，電感(L)兩端各接一電容(C1、C2)，兩電容(C1、C2)的另一端分別串接一電阻(R1、R2)，兩個(gè)電阻(R1、R2)的另一端相連接于壓控信號(hào)(VT)，兩個(gè)電容(C1、C2)和電阻(R1、R2)的連接點(diǎn)分別接一變?nèi)荻O管(D1、D2)的陰極，兩個(gè)變?nèi)荻O管(D1、D2)的陽極相連并接地，電感(L)兩端構(gòu)成LC諧振回路(101)的兩端接入壓控振蕩器的輸出端。
全文摘要
一種壓控振蕩器，主要涉及壓控振蕩器起振電路，尤其是涉及到多個(gè)壓控振蕩器切換時(shí)的起振電路。本發(fā)明提供了加速壓控振蕩器切換過程中的電路起振，縮短壓控振蕩器的起振時(shí)間。包括有振蕩電路、快速起振電路、LC諧振回路。快速起振電路的輸出端分別接于LC諧振回路的兩端，在一個(gè)片內(nèi)脈沖信號(hào)的作用下使LC諧振回路的兩端產(chǎn)生大電壓差，從而實(shí)現(xiàn)壓控振蕩器快速起振。快速起振電路分別由三個(gè)倒相器和一個(gè)PMOS管組成。倒相器由一個(gè)NMOS管和一個(gè)PMOS管組成。同時(shí)由于在振蕩器電路中采用PMOS管提供尾電流可大大優(yōu)化壓控振蕩器的相位噪聲。
文檔編號(hào)H03B5/12GK1777021SQ20051012283
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者唐守龍, 宋瑩瑩, 吳建輝, 陸生禮, 時(shí)龍興 申請人:東南大學(xué)