專利名稱：一種高頻壓控振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓控振蕩器，特別涉及一種可設(shè)定控制壓控振蕩器的振蕩幅度的高頻壓控振蕩器。
背景技術(shù)：
振蕩器(簡稱VC0)在鎖相環(huán)和普通時鐘信號產(chǎn)生以使用的很普遍，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，VCO的頻率已從幾十M發(fā)展到幾百M(fèi)，甚至幾G的頻率；一般在非很昂貴尖端的 CMOS工藝中很難達(dá)到如此高的速率。采用CML形式的VCO可達(dá)到較高頻率。但如采用固定的電阻做輸出阻抗，一方面面積可能占得較大，帶來更大電容，影響達(dá)到較高頻率；另一方面其振幅會隨著頻率、溫度等變化，振蕩頻率線性度不好，振蕩范圍縮小。中國專利號 200580009950. X公開了一種溫度補(bǔ)償?shù)膲嚎卣袷幤鳎ㄒ豢商峁┧栊盘栐鲆娴姆糯笃?、一可提供所需相移的諧振器振諧電路、及至少一個用于對振蕩器信號頻率進(jìn)行調(diào)諧的頻率調(diào)諧電路；每一頻率調(diào)諧電路包括至少一個調(diào)諧電容器及至少一個MOS傳送晶體管， 所述MOS傳送晶體管用于將所述調(diào)諧電容器連接至所述諧振器振諧電路或斷開所述調(diào)諧電容器與所述諧振器振諧電路的連接；每一反偏壓二極管可為一寄生二極管，其形成于一 MOS晶體管的一漏極或源極結(jié)處；所述反偏壓二極管的電容可由一反偏壓來控制以補(bǔ)償所述VCO振蕩頻率隨溫度的漂移。又中國專利號200810101211. 9公開了一種壓控振蕩器， 包括主、副兩路偏置電路和包含環(huán)形振蕩器，主、副兩路供電調(diào)節(jié)電路的振蕩產(chǎn)生電路；副偏置電路在控制電壓作用下輸出副偏置電壓到副供電調(diào)節(jié)電路，副供電調(diào)節(jié)電路接通并控制環(huán)形振蕩器產(chǎn)生振蕩信號；主偏置電路在控制電壓小于電壓閾值時輸出主偏置電壓到主供電調(diào)節(jié)電路，主供電調(diào)節(jié)電路關(guān)斷，在控制電壓大于或等于電壓閾值時輸出主偏置電壓到主供電調(diào)節(jié)電路，主供電調(diào)節(jié)電路接通并控制環(huán)形振蕩器產(chǎn)生振蕩信號。前一個發(fā)明雖然在一定程度上對VCO進(jìn)行溫度補(bǔ)償，但是電路比較復(fù)雜且仍不能完全解決現(xiàn)有的問題，后一個發(fā)明的壓控振蕩器在控制電壓從零到電源電壓的全范圍內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)振蕩，但是其仍未能解決振蕩器振幅會隨對頻率、溫度等變化，振蕩頻率線性度不好，振蕩范圍縮小等問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，針對上述的問題，本發(fā)明提出一種使VCO頻率的線性度好、噪聲小、頻率高、 震蕩頻率范圍大的高頻壓控振蕩器。為解決此技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下方案一種高頻壓控振蕩器，包括偏置電路、 包含環(huán)形振蕩器的振蕩產(chǎn)生電路和振蕩產(chǎn)生電路的工作電源VDD，還包括一放大器，所述放大器在輸入工作電壓VPF1D的作用下,其輸出端與環(huán)形振蕩器的供電輸入端相連,輸入端則與振蕩產(chǎn)生電路的一個輸出端相連，使得振蕩產(chǎn)生電路工作在高電壓并保持輸出在低電壓；所述偏置電路在輸入控制電壓VC的作用下，輸出隨環(huán)境變化的偏置電壓至振蕩產(chǎn)生電路并控制所述環(huán)形振蕩器產(chǎn)生振蕩信號，且使振蕩產(chǎn)生電路總工作于線性工作區(qū)中并調(diào)節(jié)振蕩廣生電路的震蕩幅度。進(jìn)一步的，所述偏置電路由兩個NMOS管M1、M2、兩個PMOS管M3、M4和一個可調(diào)式電阻RC組成，所述第一 PMOS管M3的漏端和第二 PMOS管M4的漏端與工作電源VDD相連，所述第一 PMOS管M3的柵端、第一 PMOS管M3的源端、第二 PMOS管M4的柵端和第一 NMOS管 Ml的漏端相連，所述第一 NMOS管Ml的柵端與控制電壓VC相連，所述第一 NMOS管Ml的源端與可調(diào)式電阻Re —端相連，所述可調(diào)式電阻Re另一端和第二 NMOS管M2源端接地VSS， 所述第二 PMOS管M4的源端、第二 NMOS管M2的漏端和第二 NMOS管M2的柵端相連，所述第二 NMOS管M2的柵端為偏置電路輸出端，輸出恒定偏置電壓。進(jìn)一步的，所述環(huán)形振蕩器由N個反相器構(gòu)成，其中N為大于等于3的奇數(shù)，所述反相器是振蕩幅度固定可調(diào)的CML型反相器。更進(jìn)一步的，所述環(huán)形振蕩器由5個反相器構(gòu)成。進(jìn)一步的，所述各反相器均由三個匪OS管和兩個PMOS管構(gòu)成。通過采用前述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是通過設(shè)置偏置電路復(fù)印環(huán)形振蕩器單個單元的部分，并在振蕩產(chǎn)生電路上設(shè)置一個反饋電路的放大器，使得振蕩器的振蕩幅度可以固定，即可自己在一定范圍設(shè)定，且整個振蕩器內(nèi)部自我調(diào)節(jié)，使其輸出幅度不隨頻率、溫度等外界的變化而變化，輸出的頻率線性度好，噪聲小，頻率高，振蕩范圍大(最高振蕩頻率和最低振蕩頻率之比可達(dá)10倍以上)。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的高頻壓控振蕩器的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)一步說明。本發(fā)明中的環(huán)形振蕩器可以是由N個反相器構(gòu)成，其中N為大于等于3的奇數(shù)，下面本發(fā)明以由5個反相器構(gòu)成的環(huán)形振蕩器為例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。參考圖1，優(yōu)選的本發(fā)明的一種高頻壓控振蕩器，包括偏置電路I、包含環(huán)形振蕩器的振蕩產(chǎn)生電路2和振蕩產(chǎn)生電路2的工作電源VDD，還包括一放大器3，所述放大器3 在輸入工作電壓VPH)的作用下，其輸出端與環(huán)形振蕩器的各PMOS管M8、M9、M13、M14、M18、 M19、M23、M24、M28、M29的柵端相連，輸入端則與振蕩產(chǎn)生電路的一個輸出端相連，使得振蕩產(chǎn)生電路2的各PMOS管M8、M9、M13、M14、M18、M19、M23、M24、M28、M29均工作在高電壓并保持輸出在低電壓；所述偏置電路I在輸入控制電壓VC的作用下，輸出隨環(huán)境變化的偏置電壓至振蕩產(chǎn)生電路2并控制所述環(huán)形振蕩器產(chǎn)生振蕩信號，且使振蕩產(chǎn)生電路2總工作于線性工作區(qū)中并調(diào)節(jié)振蕩產(chǎn)生電路的震蕩幅度。所述偏置電路I由兩個NMOS管M1、M2、 兩個PMOS管M3、M4和一個可調(diào)式電阻Re組成，所述第一 PMOS管M3的漏端和第二 PMOS管 M4的漏端與工作電源VDD相連，所述第一 PMOS管M3的柵端、第一 PMOS管M3的源端、第二 PMOS管M4的柵端和第一 NMOS管Ml的漏端相連，所述第一 NMOS管Ml的柵端與控制電壓VC 相連，所述第一 NMOS管Ml的源端與可調(diào)式電阻Re —端相連，所述可調(diào)式電阻Re另一端和第二 NMOS管M2源端接地VSS，所述第二 PMOS管M4的源端、第二 NMOS管M2的漏端和第二 NMOS管M2的柵端相連，所述第二 NMOS管M2的柵端為偏置電路輸出端，輸出恒定偏置電壓至振蕩產(chǎn)生電路2。所述振蕩產(chǎn)生電路2由五個反相器構(gòu)成，所述反相器是振蕩幅度固定可調(diào)的CML型反相器，所述各反相器均由三個NMOS管和兩個PMOS管構(gòu)成，第一反相器由三個 NMOS管M5、M6、M7和兩個PMOS管M8、M9構(gòu)成；第二反相器由三個NMOS管M10、M11、M12和兩個PMOS管M13、M14構(gòu)成；第三反相器由三個NMOS管M15、M16、M17和兩個PMOS管M18、 M19構(gòu)成；第四反相器由三個NMOS管M20、M21、M22和兩個PMOS管M23、M24構(gòu)成；第五反相器由三個NMOS管M25、M26、M27和兩個PMOS管M28、M29構(gòu)成。本發(fā)明通過設(shè)置偏置電路復(fù)印環(huán)形振蕩器單個單元的部分，其提供的整個振蕩產(chǎn)生電路的偏置電壓和電流都是一致的，故設(shè)置各PMOS管M8、M9、M13、M14、M18、M19、M23、 M24、M28、M29均工作在線性區(qū)，則各PMOS管均相當(dāng)于電阻輸出，而在振蕩產(chǎn)生電路上設(shè)置一個反饋電路的放大器，使得振蕩產(chǎn)生電路的各PMOS管工作在高電壓并保持輸出在低電壓，即柵源極電壓Vgs- Vt遠(yuǎn)大于源漏極電壓VDD-Vd,故PMOS管工作在線性區(qū)，因而由圖中可看出振蕩器的最大振蕩幅度被鉗制在VDD-VPPD，使得振蕩幅度可以固定，即可自己在一定范圍設(shè)定，又有圖中可看出振蕩器的偏置電流Ib約為(VC-Vt )/Rc，Vt為MOS管的啟動電壓，因而振蕩器的偏置電流是由VC決定，提供穩(wěn)定的恒定偏置電流，使其振蕩器輸出幅度不隨頻率、溫度等外界的變化而變化，整個振蕩器內(nèi)部可自我調(diào)節(jié)，從而輸出頻率線性度好，噪聲小，頻率高，振蕩范圍大(最高振蕩頻率和最低振蕩頻率之比可達(dá)10倍以上)。盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高頻壓控振蕩器，包括偏置電路(I)、包含環(huán)形振蕩器的振蕩產(chǎn)生電路(2)和振蕩產(chǎn)生電路的工作電源(VDD)，其特征在于還包括一放大器(3)，所述放大器(3)在輸入工作電壓(vpro)的作用下，其輸出端與環(huán)形振蕩器的供電輸入端相連，輸入端則與振蕩產(chǎn)生電路(2)的一個輸出端相連，使得振蕩產(chǎn)生電路(2)工作在高電壓并保持輸出在低電壓；所述偏置電路(I)在輸入控制電壓(VC)的作用下，輸出隨環(huán)境變化的偏置電壓至振蕩產(chǎn)生電路(2)并控制所述環(huán)形振蕩器產(chǎn)生振蕩信號，且使振蕩產(chǎn)生電路(2)總工作于線性工作區(qū)中并調(diào)節(jié)振蕩廣生電路的震蕩幅度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高頻壓控振蕩器，其特征在于所述偏置電路(I)由兩個 NMOS管(MI、M2 )、兩個PMOS管(M3、M4 )和一個可調(diào)式電阻(RC )組成，所述第一 PMOS管(M3 ) 的漏端和第二 PMOS管(M4)的漏端與工作電源(VDD)相連，所述第一 PMOS管(M3)的柵端、 第一 PMOS管(M3)的源端、第二 PMOS管(M4)的柵端和第一 NMOS管(Ml)的漏端相連，所述第一 NMOS管(Ml)的柵端與控制電壓(VC)相連，所述第一 NMOS管(Ml)的源端與可調(diào)式電阻(Re ) —端相連，所述可調(diào)式電阻(Re )另一端和第二 NMOS管(M2 )源端接地(VSS )，所述第二 PMOS管(M4)的源端、第二 NMOS管(M2)的漏端和第二 NMOS管(M2)的柵端相連，所述第二 NMOS管(M2)的柵端為偏置電路(2)輸出端，輸出恒定偏置電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高頻壓控振蕩器，其特征在于所述環(huán)形振蕩器由N個反相器構(gòu)成，其中N為大于等于3的奇數(shù)，所述反相器是振蕩幅度固定可調(diào)的CML型反相器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高頻壓控振蕩器，其特征在于所述環(huán)形振蕩器由5個反相器構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高頻壓控振蕩器，其特征在于所述各反相器均由三個 NMOS管和兩個PMOS管構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓控振蕩器，提供一種使VCO頻率的線性度好、噪聲小、頻率高、震蕩頻率范圍大的高頻壓控振蕩器，包括偏置電路、包含環(huán)形振蕩器的振蕩產(chǎn)生電路和振蕩產(chǎn)生電路的工作電源VDD，還包括一放大器，所述放大器在輸入工作電壓VPPD的作用下，其輸出端與環(huán)形振蕩器的供電輸入端相連，輸入端則與振蕩產(chǎn)生電路的一個輸出端相連，使得振蕩產(chǎn)生電路工作在高電壓并保持輸出在低電壓；所述偏置電路在輸入控制電壓VC的作用下，輸出隨環(huán)境變化的偏置電壓至振蕩產(chǎn)生電路并控制所述環(huán)形振蕩器產(chǎn)生振蕩信號，且使振蕩產(chǎn)生電路總工作于線性工作區(qū)中并調(diào)節(jié)振蕩產(chǎn)生電路的震蕩幅度。
文檔編號H03L7/099GK102611445SQ20121007011
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者于萍萍, 徐平, 許五云 申請人:于萍萍