專利名稱：一種正交振蕩器及生成正交信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路，尤其涉及一種壓控振蕩器。
背景技術(shù)：
本地振蕩器(local oscillator，L0)信號(hào)是直接變頻和無(wú)線通訊技術(shù)，例如正 ^MIjigiI(Quadrature Amplitude Modulation, QAM) Μ^ ^^ ^^Μ (intermediate frequency, IF)的必要元素。正交振幅調(diào)制是一種通訊信號(hào)的調(diào)制方式。這種方式傳送兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)同相信號(hào)(I)和一個(gè)正交信號(hào)(Q)，并以這兩個(gè)載波的調(diào)幅進(jìn)行傳送。信號(hào)I 和Q的載波的相位相差90度。正交信號(hào)(I和Q)可通過(guò)不同方法產(chǎn)生?，F(xiàn)有的差動(dòng)振蕩器利用二分頻器電路工作在兩倍所需頻率，但其正交準(zhǔn)確性不佳，并且可能會(huì)有很大功耗。另一種利用多相濾波器的差動(dòng)振蕩器受過(guò)程變化的影響，并且需要緩沖放大器來(lái)補(bǔ)償多相濾波器的損失。對(duì)于耦合了兩個(gè)使用有源器件，例如晶體管的差動(dòng)振蕩器的正交振蕩器來(lái)說(shuō)，這種現(xiàn)有的正交振蕩器因增加了噪聲源而產(chǎn)生相位噪聲降低，以及額外功耗、較少的電壓余量和/或LC諧振頻率影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是提供一種正交振蕩器及生成正交信號(hào)的方法。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種正交振蕩器，包含一第一振蕩器，具有一第一二階諧波節(jié)點(diǎn)，一第二振蕩器，具有一第二二階諧波節(jié)點(diǎn)，至少一電容器與所述第一二階諧波節(jié)點(diǎn)和所述第二二階諧波節(jié)點(diǎn)耦合。第一振蕩器用于提供一同相信號(hào)，第二振蕩器用于提供一正交信號(hào)。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，第一二階諧波節(jié)點(diǎn)與所述第二二階諧波節(jié)點(diǎn)相位相差180度。較佳的，電容器的總電容至少是第一二階諧波節(jié)點(diǎn)或第二二階諧波節(jié)點(diǎn)的寄生電
容的三倍。較佳的，第一振蕩器和第二振蕩器是差分壓控振蕩器。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，第一振蕩器包含一第一 NMOS晶體管，具有一第一源極，與一第一電流源耦合；以及一第二 NMOS晶體管，具有一第二源極，與第一電流源耦合，其中，第一源極與第二源極也與電容器的一第一端耦合。較佳的，第一振蕩器還包含一第一 PMOS晶體管，具有一第一漏極，與第一 NMOS晶體管的一第二漏極耦合以及一第二 PMOS晶體管，具有一第三漏極，與第二 NMOS晶體管的一第四漏極耦合，第二振蕩器包含一第三NMOS晶體管，具有一第三源極，與一第二電流源耦合以及一第四NMOS晶體管，具有一第四源極，與第二電流源耦合，其中，第三源極與第四源極也與電容器的一第二端耦合。
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依據(jù)一實(shí)施例，第一振蕩器包含一第一 PMOS晶體管，具有一第一源極，與一第一電流源耦合；以及一第二 PMOS晶體管，具有一第二源極，與第一電流源耦合，其中，第一源極和第二源極也與電容器的一第一端耦合。較佳的，第一振蕩器包含一第一 NMOS晶體管，具有一第一漏極，與第一 PMOS晶體管的一第二漏極耦合以及一第二 NMOS晶體管，具有一第三漏極，與第二 PMOS晶體管的一第四漏極耦合，第二振蕩器包含一第三PMOS晶體管，具有一第三源極，與一第二電流源耦合以及一第四PMOS晶體管，具有一第四源極，與第二電流源耦合，其中，第三源極和第四源極也與電容器的一第二端耦合。本發(fā)明的另一方面在于提供一種生成正交信號(hào)的方法，包含將一第一振蕩器與至少一電容器的一第一端在第一振蕩器的一第一二階諧波節(jié)點(diǎn)處耦合；將一第二振蕩器與電容器的一第二端在第二振蕩器的一第二二階諧波節(jié)點(diǎn)處耦合；以及通過(guò)第一振蕩器與第二振蕩器提供一同相信號(hào)與一正交信號(hào)，其中同相信號(hào)和正交信號(hào)相位相差90度。其中，第一二階諧波節(jié)點(diǎn)與第二二階諧波節(jié)點(diǎn)相位相差180度，電容器的總電容至少是第一二階諧波節(jié)點(diǎn)或第二二階諧波節(jié)點(diǎn)的寄生電容的三倍，第一振蕩器和第二振蕩器是差分壓控振蕩器。本發(fā)明提供的正交振蕩器能夠提升相位噪聲性能，且在沒(méi)有任何相位噪聲降低、 額外功耗、電壓余量耗散或任何LC諧振頻率影響的情況下具有相對(duì)緊湊的芯片面積。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附附圖的詳細(xì)說(shuō)明如下圖1繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的正交振蕩器的示意圖；圖2繪示依照本發(fā)明另一實(shí)施例的正交振蕩器的示意圖；圖3是圖1與圖2中的正交振蕩器的波形示意圖；圖4繪示依照本發(fā)明又一實(shí)施例的正交振蕩器的示意圖；圖5繪示依照本發(fā)明再一實(shí)施例的正交振蕩器的示意圖；圖6繪示依照本發(fā)明還一實(shí)施例的正交振蕩器的示意圖；以及圖7繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的產(chǎn)生正交信號(hào)的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將以附圖及詳細(xì)說(shuō)明來(lái)清楚闡釋本發(fā)明的精神，任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在了解本發(fā)明的較佳實(shí)施例后，當(dāng)可由本發(fā)明所揭露的技術(shù)，加以改變及修飾，且并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。圖1繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的正交振蕩器100的示意圖。正交振蕩器100用于兩個(gè)差分壓控振蕩器(voltage con trolled oscillator, VC0)電路101和103。振蕩器101包括電感Ll和L2，一電容器Ca，以及NMOS晶體管Ml和M2。其還包括一電流源II。 NMOS晶體管Ml和M2的源極與電流源Il在節(jié)點(diǎn)102處耦合，節(jié)點(diǎn)102也與電容器Cl的一
立而華禹合。同樣地，振蕩器103包括電感L3和L4，一電容器Cb，以及匪OS晶體管M3和M4。 振蕩器103還包括一電流源12。NMOS晶體管M3和M4的源極與電流源12在節(jié)點(diǎn)104處耦合，節(jié)點(diǎn)104也與電容器C2的一端耦合。電流源Il和12為振蕩器101和103提供偏置電流。在圖1中所示的正交振蕩器100中，節(jié)點(diǎn)102和104處的電壓信號(hào)Vx和Vy分別具有振蕩頻率的二階諧波(兩倍頻率)，例如具有正交電壓信號(hào)VI、V2、V3和V4的二階諧波。電容器Cl和C2在二階諧波節(jié)點(diǎn)102和104耦合振蕩器101和103。由于電容器Cl 和C2連接在一起的中心節(jié)點(diǎn)Vg差分虛接地，正交振蕩電路100在兩個(gè)二階諧波信號(hào)Vx和 Vy相位相差180度時(shí)正常工作。因?yàn)樘摻拥豓g，Cl為90度相位延遲，C2也90度相位延遲， 節(jié)點(diǎn)102和104的相位差保持在180度。由于節(jié)點(diǎn)102和104之間的相位差，同相電壓信號(hào) V1(0° )和V2(180° )以及正交電壓信號(hào)V3(90° )和V4G70° )在相位上相差90度。在一些實(shí)施例中，耦合的電容器，例如Cl和C2的總電容是節(jié)點(diǎn)102或104處的寄生電容的至少三倍，以提供足夠的耦合功能。在另一些實(shí)施例中，耦合的電容器，例如Cl和 C2的總電容是節(jié)點(diǎn)102或104處的寄生電容的至少十倍。在圖1中所示的兩個(gè)電容器Cl 和C2僅為示意之用，應(yīng)注意的是電容器的數(shù)量可以是任意個(gè)，例如1、2、3……等等。舉例來(lái)說(shuō)，圖2繪示依照本發(fā)明另一實(shí)施例的僅使用一個(gè)電容器C3的正交振蕩器200的示意圖。 使用電容器Cl和C2(或Ο)作為耦合電路(無(wú)論一個(gè)或兩個(gè)電容器，都可相當(dāng)于兩個(gè)電容器)可以實(shí)現(xiàn)超諧波耦合和正交相位的產(chǎn)生。圖3是圖1與圖2中的正交振蕩器的波形示意圖。二階諧波電壓信號(hào)Vx和Vy表示其彼此相位相差180度。此外，正交信號(hào)V1、V2、V3和V4表示同相信號(hào)(0度的Vl和180 度的V2)與正交信號(hào)(90度的V3和270度的V4)之間相位相差90度。下方的表1所示為圖1中的正交振蕩器100(或圖2中的200)相較于現(xiàn)有的正交振蕩器的相位噪聲。表1中(在相同功耗時(shí))相位噪聲的比較表明正交振蕩器100(或 200)展現(xiàn)出最佳的相位噪聲性能。表 權(quán)利要求
1.一種正交振蕩器，其特征在于，所述正交振蕩器包含 一第一振蕩器，具有一第一二階諧波節(jié)點(diǎn)；一第二振蕩器，具有一第二二階諧波節(jié)點(diǎn)；以及至少一電容器，耦合所述第一二階諧波節(jié)點(diǎn)以及所述第二二階諧波節(jié)點(diǎn)，其中，所述第一振蕩器用于提供一同相信號(hào)，所述第二振蕩器用于提供一正交信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交振蕩器，其特征在于，所述第一二階諧波節(jié)點(diǎn)與所述第二二階諧波節(jié)點(diǎn)相位相差180度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交振蕩器，其特征在于，所述電容器的總電容至少是所述第一二階諧波節(jié)點(diǎn)或所述第二二階諧波節(jié)點(diǎn)的寄生電容的三倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交振蕩器，其特征在于，所述第一振蕩器和所述第二振蕩器是差分壓控振蕩器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交振蕩器，其特征在于，所述第一振蕩器包含 一第一 NMOS晶體管，具有一第一源極，與一第一電流源耦合；以及一第二 NMOS晶體管，具有一第二源極，與所述第一電流源耦合，其中，所述第一源極與所述第二源極也與所述電容器的一第一端耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正交振蕩器，其特征在于，所述第一振蕩器還包含一第一 PMOS晶體管，具有一第一漏極，與所述第一 NMOS晶體管的一第二漏極耦合以及一第二 PMOS 晶體管，具有一第三漏極，與所述第二 NMOS晶體管的一第四漏極耦合，所述第二振蕩器包含一第三NMOS晶體管，具有一第三源極，與一第二電流源耦合以及一第四NMOS晶體管，具有一第四源極，與所述第二電流源耦合，其中，所述第三源極與所述第四源極也與所述電容器的一第二端耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交振蕩器，其特征在于，所述第一振蕩器包含 一第一 PMOS晶體管，具有一第一源極，與一第一電流源耦合；以及一第二 PMOS晶體管，具有一第二源極，與所述第一電流源耦合，其中，所述第一源極和所述第二源極也與所述電容器的一第一端耦合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的正交振蕩器，其特征在于，所述第一振蕩器包含一第一NMOS 晶體管，具有一第一漏極，與所述第一 PMOS晶體管的一第二漏極耦合以及一第二 NMOS晶體管，具有一第三漏極，與所述第二 PMOS晶體管的一第四漏極耦合，所述第二振蕩器包含一第三PMOS晶體管，具有一第三源極，與一第二電流源耦合以及一第四PMOS晶體管，具有一第四源極，與所述第二電流源耦合，其中，所述第三源極和所述第四源極也與所述電容器的 “"弟■~ 立而華禹合ο
9.一種生成正交信號(hào)的方法，其特征在于，所述方法包含將一第一振蕩器與至少一電容器的一第一端在所述第一振蕩器的一第一二階諧波節(jié)點(diǎn)處耦合；將一第二振蕩器與所述電容器的一第二端在所述第二振蕩器的一第二二階諧波節(jié)點(diǎn)處耦合；以及通過(guò)所述第一振蕩器與所述第二振蕩器提供一同相信號(hào)與一正交信號(hào)，其中所述同相信號(hào)和所述正交信號(hào)相位相差90度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生成正交信號(hào)的方法，其特征在于，所述第一二階諧波節(jié)點(diǎn)與所述第二二階諧波節(jié)點(diǎn)相位相差180度，所述電容器的總電容至少是所述第一二階諧波節(jié)點(diǎn)或所述第二二階諧波節(jié)點(diǎn)的寄生電容的三倍，所述第一振蕩器和所述第二振蕩器是差分壓控振蕩器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種正交振蕩器及生成正交信號(hào)的方法。正交振蕩器包含一第一振蕩器，具有一第一二階諧波節(jié)點(diǎn)，一第二振蕩器，具有一第二二階諧波節(jié)點(diǎn)，至少一電容器與所述第一二階諧波節(jié)點(diǎn)和所述第二二階諧波節(jié)點(diǎn)耦合。第一振蕩器用于提供一同相信號(hào)，第二振蕩器用于提供一正交信號(hào)。本發(fā)明提供的正交振蕩器能夠提升相位噪聲性能，且在沒(méi)有任何相位噪聲降低、額外功耗、電壓余量耗散或任何LC諧振頻率影響的情況下具有相對(duì)緊湊的芯片面積。
文檔編號(hào)H03B27/00GK102457229SQ20111024955
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者呂盈達(dá), 周淳樸, 薛福隆, 陳和祥 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司