一种抗干扰的高频压控振荡器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种抗干扰的高频压控振荡器，包括：谐振电路、负阻电路、电流源电路和缓冲电路；电流源电路用于产生压控振荡器工作的电流；谐振电路用于产生振荡信号；谐振电路采用电感电容时，其中的电容采用反向二极管；负阻电路产生负阻来抵消谐振电路产生的正阻；缓冲电路用于将谐振电路产生的振荡信号进行缓冲后输出，以与外界信号进行隔离。本发明提供的高频压控振荡器中的谐振电路产生的振荡信号经过缓冲电路进行缓冲后才输出，这样可以避免外界信号对振荡电路产生干扰。同时，谐振电路中采用反向二极管使压控振荡器具有较好的相位噪声性能。
【专利说明】一种抗干扰的高频压控振荡器
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路【技术领域】，特别涉及一种抗干扰的高频压控振荡器。
【背景技术】
[0002]压控振荡器(VCO, voltage-controlled oscillator)是指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路。
[0003]压控振荡器是集成电路中非常重要的基本电路之一，其电路的实现方式主要有两种，分别是环形压控振荡器(Ring VC0)和电感电容压控振荡器(LC VC0)。压控振荡器被广泛地应用于微处理器中的时钟同步(Clock Synchronization)电路；无线通信收发器中的频率综合器(Frequency Synthesizer);光纤通信中的时钟恢复电路(CRC, Clock RecoveryCircuit)以及多相位米样(Mult1-phase Sampling)电路中。
[0004]振荡频率是衡量压控振荡器性能的主要参数之一。大多数情况下，压控振荡器的振荡频率是由谐振电路中的电感和电容决定的，但是压控振荡器的寄生电容，特别是与谐振电路相连接的寄生电容也是影响压控振荡器获得较高振荡频率的主要因素。
[0005]参见图1，该图为现有技术中的压控振荡器的示意图。
[0006]图1所示压控振荡器的谐振电路包括:差分电感L0、第一可变电容C1、第二可变电容C23、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2 ；
[0007]所述差分电感L0的一端连接压控振荡器的负输出端，另一端连接压控振荡器的正输出端；
[0008]所述第一可变电容C1的一端连接第一节点A，另一端连接第一控制电压ATUNE ；
[0009]所述第二可变电容C2的一端连接第二节点B，另一端连接所述第一控制电压ATUNE ；
[0010]所述第一电阻R1的一端连接所述第一节点A，另一端接地；
[0011]所述第二电阻R2的一端连接所述第二节点B，另一端接地；
[0012]所述第三电容C3的两端分别连接所述第一节点A和压控振荡器的负输出端，所述第四电容C4的两端分别连接所述第二节点B和压控振荡器的正输出端。
[0013]从以上分析可知，现有技术中的压控振荡器中的谐振电路产生的振荡信号直接输出，与外界信号没有进行任何隔离，这样外界的信号容易对振荡电路产生干扰，从而增大该压控振荡器的噪声。
【发明内容】
[0014]本发明要解决的技术问题是提供一种抗干扰的高频压控振荡器，能够提高高频压控振荡器的噪声性能。
[0015]本发明实施例提供一种抗干扰的高频压控振荡器，包括:谐振电路、负阻电路、电流源电路和缓冲电路；
[0016]所述谐振电路，用于产生压控振荡器的振荡信号，所述谐振电路为电感电容式谐振电路，其中的电容采用反向二极管；
[0017]所述负阻电路，用于产生负阻，以抵消所述谐振电路产生的正阻；
[0018]所述电流源电路，用于产生压控振荡器工作的电流；所述电流源电路包括所述电流源电路包括第七MOS管；所述第七MOS管的源极接地，所述第七MOS管的漏极连接所述负阻电路；所述第MOS管的栅极连接第三控制电压；
[0019]所述缓冲电路，用于将所述谐振电路产生的振荡信号进行缓冲后输出，以与外界信号进行隔离；所述缓冲电路包括:第三双极型晶体管、第四双极型晶体管、第五双极型晶体管、第六双极型晶体管、第七电容、第八电容、第五电阻和第六电阻；
[0020]所述第三双极型晶体管的基极连接所述第三节点，集电极连接所述电源，发射极连接第五节点；
[0021]所述第四双极型晶体管的基极连接第四节点，集电极连接所述电源，发射极连接第六节点；
[0022]所述第七电容的一端连接第五节点，另一端连接所述第五双极型晶体管的基极；
[0023]所述第五双极型晶体管的集电极连接所述电源，发射极通过所述第五电阻接地；
[0024]所述第八电容的一端连接所述第六节点，另一端连接所述第六双极型晶体管的基极；
[0025]所述第六双极型晶体管的集电极连接所述电源，发射极通过所述第六电阻接地；
[0026]所述第五双极型晶体管的发射极为压控振荡器的第一输出端，所述第六双极型晶体管的发射极为压控振荡器的第二输出端；其中，
[0027]所述第三节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第一相接点；所述第四节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第二相接点；
[0028]所述第五节点为缓冲电路与负阻电路的第一相接点；所述第六节点为缓冲电路与负阻电路的第二相接点。
[0029]优选地，所述谐振电路包括:差分电感、第一反向二极管、第二反向二极管、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻；
[0030]所述差分电感的一端连接第一节点，另一端连接第二节点；所述差分电感的抽头连接电源；
[0031]所述第一反向二极管的阳极连接所述第一节点，阴极连接第一控制电压，所述第二反向二极管的阳极连接第二节点，阴极连接所述第一控制电压；
[0032]所述第一电阻的两端分别连接所述第一节点和地；所述第二电阻的两端分别连接所述第二节点和地；
[0033]所述第三电容的两端分别连接所述第一节点和第三节点，所述第四电容的两端分别连接所述第二节点和第四节点；
[0034]所述第三节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第一相接点，输出第一谐振信号；所述第四节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第二相接点，输出第二谐振信号。
[0035]优选地，所述负阻电路包括:第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、第五电容、第六电容、第三电阻、第四电阻和第九电容；
[0036]所述第一双极型晶体管的集电极连接第五节点，发射极连接所述电流源电路，基极通过所述第三电阻连接第二控制电压；[0037]所述第二双极型晶体管的集电极连接第六节点，发射极连接所述电流源，基极通过所述第四电阻连接所述第二控制电压；
[0038]所述第九电容的两端分别连接所述第二控制电压和地；
[0039]所述第五电容的一端连接所述第五节点，另一端连接所述第二双极型晶体管的基极；
[0040]所述第六电容的一端连接所述第六节点，另一端连接所述第一双极型晶体管的基极;其中，
[0041]所述第五节点为缓冲电路与负阻电路的第一相接点；所述第六节点为缓冲电路与负阻电路的第二相接点。
[0042]优选地，所述第一反向二极管和第二反向二极管工作于反向工作区。
[0043]优选地，所述第三电容和第四电容的容值比所述第一反向二极管和第二反向二极管的容值至少大十倍。
[0044]优选地，第一双极型晶体管和第二双极型晶体管工作于正向工作区。
[0045]优选地，所述第七MOS管工作于饱和区。
[0046]优选地，第三双极型晶体管、第四双极型晶体管、第五双极型晶体管和第六双极型晶体管工作于正向工作区。
[0047]优选地，所述第一双极型晶体管和第二双极型晶体管为异质结双极性晶体管。
[0048]本发明实施例还提供一种抗干扰的高频压控振荡器，包括:谐振电路、负阻电路、电流源电路和缓冲电路；
[0049]所述谐振电路，用于产生压控振荡器的振荡信号，所述谐振电路为电感电容式谐振电路，其中的电容采用反向二极管；
[0050]所述负阻电路，用于产生负阻，以抵消所述谐振电路产生的正阻；
[0051]所述电流源电路，用于产生压控振荡器工作的电流；所述电流源电路包括所述电流源电路包括第七MOS管；所述第七MOS管的源极接地，所述第七MOS管的漏极连接所述负阻电路；所述第MOS管的栅极连接第三控制电压；
[0052]所述缓冲电路，用于将所述谐振电路产生的振荡信号进行缓冲后输出，以与外界信号进行隔离；所述缓冲电路包括:第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七电容、第八电容、第五电阻和第六电阻；
[0053]所述第三MOS管的栅极连接第三节点，漏极连接所述电源，源极连接第五节点；
[0054]所述第四MOS管的栅极连接第四节点，漏极连接所述电源，源极连接第六节点；
[0055]所述第七电容的一端连接所述第五节点，另一端连接所述第五双极型晶体管的基极；
[0056]所述第五MOS管的漏极连接所述电源，源极通过所述第五电阻接地；
[0057]所述第八电容的一端连接所述第六节点，另一端连接所述第六MOS管的基极；
[0058]所述第六MOS管的漏极连接所述电源，源极通过所述第六电阻接地；
[0059]所述第五MOS管的源极为压控振荡器的第一输出端，所述第六MOS管的源极为压控振荡器的第二输出端；
[0060]所述第三节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第一相接点；所述第四节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第二相接点；[0061]所述第五节点为缓冲电路与负阻电路的第一相接点；所述第六节点为缓冲电路与负阻电路的第二相接点。与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0062]本发明提供的抗干扰的高频压控振荡器中，电流源电路用于产生压控振荡器工作的电流；谐振电路用于产生振荡信号；谐振电路采用电感电容时，其中的电容采用反向二极管；负阻电路产生负阻来抵消谐振电路产生的正阻；缓冲电路用于将谐振电路产生的振荡信号进行缓冲后输出，以与外界信号进行隔离。本发明提供的高频压控振荡器中的谐振电路产生的振荡信号经过缓冲电路进行缓冲后才输出，这样可以避免外界信号对振荡电路产生干扰。同时，谐振电路中采用反向二极管使压控振荡器具有较好的相位噪声性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0063]图1是现有技术中的压控振荡器的示意图；
[0064]图2是本发明提供的抗干扰的高频压控振荡器的实施例一示意图；
[0065]图3是本发明提供的抗干扰的高频压控振荡器的实施例二电路图；
[0066]图4是本发明提供的抗干扰的高频压控振荡器的实施例三电路图。
【具体实施方式】
[0067]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0068]参见图2，本发明提供的具有大调谐范围的高频压控振荡器的实施例一示意图。
[0069]本发明提供的具有大调谐范围的高频压控振荡器，包括:谐振电路100、负阻电路200、电流源电路300和缓冲电路400 ；
[0070]所述谐振电路100，用于产生压控振荡器的振荡信号，所述谐振电路100为电感电容式谐振电路，其中的电容采用反向二极管；
[0071]所述负阻电路200，用于产生负阻，以抵消所述谐振电路100产生的正阻；
[0072]所述电流源电路300，用于产生压控振荡器工作的电流；所述电流源电路300包括第七M0S管；第七M0S管的源极接地，所述第七M0S管的漏极连接负阻电路；所述第七M0S管的栅极连接第三控制电压；
[0073]所述缓冲电路400，用于将所述谐振电路100产生的振荡信号进行缓冲后输出，以与外界信号进行隔离。
[0074]本发明提供的具有大调谐范围的高频压控振荡器中，电流源电路300用于产生压控振荡器工作的电流；谐振电路100用于产生振荡信号；负阻电路200产生负阻来抵消谐振电路100产生的正阻；缓冲电路400用于将谐振电路产生的振荡信号进行缓冲后输出，以与外界信号进行隔离。本发明提供的高频压控振荡器中的谐振电路100产生的振荡信号经过缓冲电路400进行缓冲后才输出，这样可以避免外界信号对振荡电路产生干扰。同时，谐振电路中采用反向二极管使压控振荡器具有较好的相位噪声性能。
[0075]需要说明的是，本发明实施例中提供了两种缓冲电路的具体实现方式，下面结合附图来分别详细说明其工作原理。
[0076]参见图3，该图为本发明提供的抗干扰的高频压控振荡器的实施例二电路图。
[0077]本发明实施例提供的压控振荡器，包括:谐振电路、负阻电路、电流源电路和缓冲电路；
[0078]所述谐振电路与负阻电路用于产生振荡信号；
[0079]通过调节第三控制电压VBIAS的大小，保证所述第七MOS管Q7工作于正向区。
[0080]所述谐振电路包括:差分电感L0、第一反向二极管Cl、第二反向二极管C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2 ；
[0081]所述差分电感LO的一端连接第三节点C，另一端连接第四节点D ;所述差分电感LO的抽头连接电源；
[0082]所述第一反向二极管Cl的阴极连接第一控制电压ATUNE，C1的阳极连接第一节点A ;所述第二反向二极管C2的阴极连接所述第一控制电压ATUNE，C2的阳极连接第二节点B ；
[0083]所述第一反向二极管Cl和第二反向二极管C2工作于反向工作区。
[0084]所述第三电容C3和第四电容C4的容值比所述第一反向二极管Cl和第二反向二极管C2的容值至少大十倍。这样可以保证该压控振荡器具有较宽的频率调谐范围。
[0085]可以通过调节第一控制电压ATUNE的大小来调节该压控振荡器的工作频率。
[0086]所述第一电阻Rl的两端分别连接所述第一节点A和地；所述第二电阻R2的两端分别连接所述第二节点B和地；
[0087]所述第三电容C3的两端分别连接所述第一节点A和第三节点C，所述第四电容C4的两端分别连接所述第二节点B和第四节点D ；
[0088]所述第三节点C为所述谐振电路与所述缓冲电路的第一相接点，输出第一谐振信号；所述第四节点D为所述谐振电路与所述缓冲电路的第二相接点，输出第二谐振信号。
[0089]所述缓冲电路包括:第三双极型晶体管Q3、第四双极型晶体管Q4、第五双极型晶体管Q5、第六双极型晶体管Q6、第七电容C7、第八电容C8、第五电阻R5和第六电阻R6 ；
[0090]所述第三双极型晶体管Q3的基极连接所述第三节点C，集电极连接所述电源，发射极连接第五节点M ；
[0091]所述第四双极型晶体管Q4的基极连接所述第四节点D，集电极连接所述电源，发射极连接所述第六节点N ；
[0092]所述第七电容C7的一端连接所述第五节点M，另一端连接所述第五双极型晶体管Q5的基极；
[0093]所述第五双极型晶体管Q5的集电极连接所述电源，发射极通过所述第五电阻R5接地；
[0094]所述第八电容CS的一端连接所述第六节点N，另一端连接所述第六双极型晶体管Q6的基极；
[0095]所述第六双极型晶体管Q6的集电极连接所述电源，发射极通过所述第六电阻R6接地；
[0096]所述第五双极型晶体管Q5的发射极为压控振荡器的第一输出端N0UT，所述第六双极型晶体管Q6的发射极为压控振荡器的第二输出端POUT ；
[0097]所述第三节点C为所述谐振电路与所述缓冲电路的第一相接点；所述第四节点D为所述谐振电路与所述缓冲电路的第二相接点；
[0098]所述第五节点M为缓冲电路与负阻电路的第一相接点；所述第六节点N为缓冲电路与负阻电路的第二相接点。
[0099]所述C7和C8的作用是隔离直流信号，使交流信号通过。
[0100]缓冲电路将谐振电路输出的振荡信号进行缓冲后输出，使压控振荡器的工作频率不受外界信号的影响。
[0101]其中，Q5和R5组成跟随器，Q6和R6组成跟随器。
[0102]第三双极型晶体管Q3、第四双极型晶体管Q4、第五双极型晶体管Q5和第六双极型晶体管Q6工作于正向工作区。
[0103]本发明提供的高频压控振荡器中，所述负阻电路包括:第一双极型晶体管Q1、第二双极型晶体管Q2、第三电阻R3、第四电阻R4、第九电容C9、第五电容C5和第六电容C6 ；
[0104]所述第一双极型晶体管Q1的集电极连接所述第五节点M，发射极连接所述电流源电路，基极通过所述第三电阻R3连接第二控制电压CDC ；
[0105]所述第二双极型晶体管Q2的集电极连接所述第六节点N，发射极连接所述电流源，基极通过所述第四电阻R4连接所述第二控制电压CDC ；
[0106]所述第九电容C9的两端分别连接所述第二控制电压⑶C和地。
[0107]所述第五电容C5的一端连接所述第五节点M，另一端连接所述第二双极型晶体管Q2的基极；
[0108]所述第六电容C6的一端连接所述第六节点N，另一端连接所述第一双极型晶体管Q1的基极。
[0109]所述第一双极型晶体管Q1的发射极为负阻电路的第一端，所述第二双极性晶体管Q2的发射极为负阻电路的第二端。
[0110]通过调节第二控制电压⑶C的大小，保证Q1和Q2处于正向工作区。
[0111]需要说明的是，本发明提供的抗干扰的高频压控振荡器中，优选地，所述第一双极型晶体管Q1和第二双极型晶体管Q2可以为异质结双极型晶体管。
[0112]所述第五电容C5和第六电容C6的容值是第一 M0S容抗管C1和第二 M0S容抗管C2的容值的十分之一。这样可以保证压控振荡器具有较宽的频率调谐范围。
[0113]压控振荡器的振荡频率可以表达为:
【权利要求】
1.一种抗干扰的高频压控振荡器，其特征在于，包括:谐振电路、负阻电路、电流源电路和缓冲电路；所述谐振电路，用于产生压控振荡器的振荡信号，所述谐振电路为电感电容式谐振电路，其中的电容采用反向二极管；所述负阻电路，用于产生负阻，以抵消所述谐振电路产生的正阻；所述电流源电路，用于产生压控振荡器工作的电流；所述电流源电路包括所述电流源电路包括第七MOS管；所述第七MOS管的源极接地，所述第七MOS管的漏极连接所述负阻电路；所述第MOS管的栅极连接第三控制电压；所述缓冲电路，用于将所述谐振电路产生的振荡信号进行缓冲后输出，以与外界信号进行隔离；所述缓冲电路包括:第三双极型晶体管、第四双极型晶体管、第五双极型晶体管、第六双极型晶体管、第七电容、第八电容、第五电阻和第六电阻；所述第三双极型晶体管的基极连接所述第三节点，集电极连接所述电源，发射极连接第五节点；所述第四双极型晶体管的基极连接第四节点，集电极连接所述电源，发射极连接第六节点；所述第七电容的一端连接第五节点，另一端连接所述第五双极型晶体管的基极；所述第五双极型晶体管的集电极连接所述电源，发射极通过所述第五电阻接地；所述第八电容的一端连接所述第六节点，另一端连接所述第六双极型晶体管的基极；所述第六双极型晶体管的集电极连接所述电源，发射极通过所述第六电阻接地；所述第五双极型晶体管的发射极为压控振荡器的第一输出端，所述第六双极型晶体管的发射极为压控振荡器的第二输出端；其中，`所述第三节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第一相接点；所述第四节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第二相接点；所述第五节点为缓冲电路与负阻电路的第一相接点；所述第六节点为缓冲电路与负阻电路的第二相接点。
2.根据权利要求1所述的抗干扰的高频压控振荡器，其特征在于，所述谐振电路包括:差分电感、第一反向二极管、第二反向二极管、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻；所述差分电感的一端连接第一节点，另一端连接第二节点；所述差分电感的抽头连接电源；所述第一反向二极管的阳极连接所述第一节点，阴极连接第一控制电压，所述第二反向二极管的阳极连接第二节点，阴极连接所述第一控制电压；所述第一电阻的两端分别连接所述第一节点和地；所述第二电阻的两端分别连接所述第二节点和地；所述第三电容的两端分别连接所述第一节点和第三节点，所述第四电容的两端分别连接所述第二节点和第四节点；所述第三节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第一相接点，输出第一谐振信号；所述第四节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第二相接点，输出第二谐振信号。
3.根据权利要求1所述的抗干扰的高频压控振荡器，其特征在于，所述负阻电路包括:第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、第五电容、第六电容、第三电阻、第四电阻和第九电容； 所述第一双极型晶体管的集电极连接第五节点，发射极连接所述电流源电路，基极通过所述第三电阻连接第二控制电压； 所述第二双极型晶体管的集电极连接第六节点，发射极连接所述电流源，基极通过所述第四电阻连接所述第二控制电压； 所述第九电容的两端分别连接所述第二控制电压和地； 所述第五电容的一端连接所述第五节点，另一端连接所述第二双极型晶体管的基极；所述第六电容的一端连接所述第六节点，另一端连接所述第一双极型晶体管的基极；其中， 所述第五节点为缓冲电路与负阻电路的第一相接点；所述第六节点为缓冲电路与负阻电路的第二相接点。
4.根据权利要求2所述的抗干扰的高频压控振荡器，其特征在于，所述第一反向二极管和第二反向二极管工作于反向工作区。
5.根据权利要求2所述的抗干扰的高频压控振荡器，其特征在于，所述第三电容和第四电容的容值比所述第一反向二极管和第二反向二极管的容值至少大十倍。
6.根据权利要求3所述的抗干扰的高频压控振荡器，其特征在于，第一双极型晶体管和第二双极型晶体管工作于正向工作区。
7.根据权利要求1所述的抗干扰的高频压控振荡器，其特征在于，所述第七MOS管工作于饱和区。
8.根据权利要求1所述的抗干扰的高频压控振荡器，其特征在于，第三双极型晶体管、第四双极型晶体管、第五双极型晶体管和第六双极型晶体管工作于正向工作区。
9.根据权利要求3所述的抗干扰的高频压控振荡器，其特征在于，所述第一双极型晶体管和第二双极型晶体管为异质结双极性晶体管。
10.一种抗干扰的高频压控振荡器，其特征在于，包括:谐振电路、负阻电路、电流源电路和缓冲电路； 所述谐振电路，用于产生压控振荡器的振荡信号，所述谐振电路为电感电容式谐振电路，其中的电容采用反向二极管； 所述负阻电路，用于产生负阻，以抵消所述谐振电路产生的正阻； 所述电流源电路，用于产生压控振荡器工作的电流；所述电流源电路包括所述电流源电路包括第七MOS管；所述第七MOS管的源极接地，所述第七MOS管的漏极连接所述负阻电路；所述第MOS管的栅极连接第三控制电压； 所述缓冲电路，用于将所述谐振电路产生的振荡信号进行缓冲后输出，以与外界信号进行隔离；所述缓冲电路包括:第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七电容、第八电容、第五电阻和第六电阻； 所述第三MOS管的栅极连接第三节点，漏极连接所述电源，源极连接第五节点； 所述第四MOS管的栅极连接第四节点，漏极连接所述电源，源极连接第六节点； 所述第七电容的一端连接所述第五节点，另一端连接所述第五双极型晶体管的基极； 所述第五MOS管的漏极连接所述电源，源极通过所述第五电阻接地； 所述第八电容的一端连接所述第六节点，另一端连接所述第六MOS管的基极；所述第六MOS管的漏极连接所述电源，源极通过所述第六电阻接地；所述第五M0S管的源极为压控振荡器的第一输出端，所述第六M0S管的源极为压控振荡器的第二输出端；所述第三节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第一相接点；所述第四节点为所述谐振电路与所述缓冲电路的第二相接点；所述第五节点为缓冲电路与负阻电路的第一相接点；所述第六节点为缓冲电路与负阻电路的第二相接点 。
【文档编号】H03B5/08GK103731101SQ201210388585
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月12日 优先权日:2012年10月12日
【发明者】吕志强, 陈岚 申请人:中国科学院微电子研究所