低噪声压控振荡器偏置电路及频率源自校准方法
【专利摘要】本发明公开了一种低噪声压控振荡器偏置电路及频率源自校准方法，分压电路包括依次串联的电阻R1、第一双极结型晶体管和第二双极结型晶体管，R1与BJT1的集电极连接，BJT1的发射极与BJT2的集电极连接，BJT1的集电极与其基极相接，BJT2的集电极与其基极相接。自校准状态时，偏置电路输出的电压分别与LC压控振荡器的调谐电压输入端及电源端连接。本发明偏置电路输出噪声较小，且不必在外部加滤波电容，可有效减少芯片的管脚，降低成本；频率源处于自校准状态时，偏置电路输出的电压分别与LC压控振荡器的调谐电压输入端及电源端相接，可有效消除电阻和BJT管在全温度范围内的变化而导致的输出DC点变化所带来的影响，避免在自校准状态时频率源受温度的变化而变化。
【专利说明】低噪声压控振荡器偏置电路及频率源自校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低噪声压控振荡器偏置电路及频率源自校准方法。
【背景技术】
[0002]目前，频率源电路用到的是LC压控振荡器，其结构如图1所示，它主要由负阻、电感和电容组成，其输出功率为:/ = 2*3 14*(X*C)°.5 ’其中，L为电感，0为电容，电容C又由寄生电容、可变电容和可编程控制的电容阵列三个部分构成。电容C2和电容C3的作用是隔直，并通过其它偏置电路给LC压控振荡器一个DC点，使可变电容的电容值随着LC压控振荡器两端电压(电源端DC和调谐电压输入端Vtune)压差的变化而呈线性变化，其变化关系如图2所示。
[0003]如图3所示，传统的偏置电路一般由电阻完成分压，但是由于由串联电阻R4、R5组成的分压电路的噪声相对较大，需要在偏置电路外部增加一个大电容(图3中的电容C4)进行滤波，这增加了偏置电路的输出管脚，增加了电路成本。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是提供一种新型低噪声压控振荡器偏置电路，采用基极与集电极短接的BJT管和高值poly电阻作为分压单元，偏置电路输出噪声较小，且不必在外部加滤波电容，只需在偏置电路内部加小电容即可，可有效减少芯片的管脚，降低成本；
[0005]本发明的另一个目的是提供一种新型的频率源自校准方法，在频率源电路处于自校准状态时，偏置电路输出的电压分别与LC压控振荡器的调谐电压输入端及电源端相接，可有效消除电阻和BJT管在全温度范围内的变化而导致的输出DC点变化所带来的影响，避免在自校准状态时频率源受温度的变化而变化。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:低噪声压控振荡器偏置电路，与压控振荡器配合使用，为频率源电路中的压控振荡器提供偏置，它由恒定电压源、分压电路和滤波电容Cl组成，所述的分压电路包括依次串联的电阻R1、第一双极结型晶体管BJTl和第二双极结型晶体管BJT2，电阻Rl与第一双极结型晶体管BJTl的集电极连接，第一双极结型晶体管BJTl的发射极与第二双极结型晶体管BJT2的集电极连接，第一双极结型晶体管BJTl的集电极与其基极相接，第二双极结型晶体管BJT2的集电极与其基极相接；
[0007]电阻Rl与第一双极结型晶体管BJTl的基极之间并联第一分压输出支路；第一双极结型晶体管BJTl的发射极与第二双极结型晶体管BJT2的基极之间并联第二分压输出支路；第一分压输出支路与第二分压输出支路并联后与滤波电容Cl串接。
[0008]进一步地,所述的电阻Rl为高值poly电阻。
[0009]进一步地，所述的第一分压输出支路和第二分压输出支路上分别设有开关。
[0010]第二双极结型晶体管BJT2的发射极和滤波电容Cl分别接地。
[0011]低噪声压控振荡器偏置电路频率源自校准方法，它包括以下步骤:
[0012](I)频率源电路处于闭环正常工作时，偏置电路输出的电压与LC压控振荡器的电源端连接；
[0013](2)频率源电路处于开环自校准状态时，偏置电路输出的电压分别与LC压控振荡器的调谐电压输入端及电源端连接。
[0014]所述的LC压控振荡器由相互并联的两个负阻、电感ind和电容控制电路组成，电容控制电路又由依次串联的隔直电容C2、可变电容Cvak1、可变电容Cvak2和隔直电容C3组成，隔直电容C2和隔直电容C3之间并联有相互串联的电阻R2和电阻R3，电阻R2与电阻R3之间接LC压控振荡器的电源端，可变电容Cvaki与可变电容Cvak2之间接LC压控振荡器的调谐电压输入端。
[0015]本发明的有益效果是:
[0016]I)采用基极与集电极短接的BJT管与高值poly电阻串联的结构作为分压单元，与传统的由电阻串联进行分压的偏置电路相比，偏置电路输出噪声较小，且不必在外部加滤波电容，只需在偏置电路内部加小电容即可，可有效减少芯片的管脚，降低成本；
[0017]2)在频率源电路处于自校准状态时，偏置电路输出的电压分别与LC压控振荡器的调谐电压输入端及电源端相接，可有效消除电阻和BJT管在全温度范围内的变化而导致的输出DC点变化所带来的影响，避免在自校准状态时频率源受温度的变化而变化。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为LC压控振荡器电路结构示意图；
[0019]图2为LC压控振荡器中可变电容的电容值随着振荡器两端电压压差的变化曲线图；
[0020]图3为传统偏置电路结构示意图；
[0021]图4为本发明偏置电路结构示意图；
[0022]图5为本发明偏置电路与传统电阻分压式偏置电路输出电压噪声曲线对比图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0024]如图4所示，低噪声压控振荡器偏置电路，与LC压控振荡器配合使用，为频率源电路中的LC压控振荡器提供电压偏置点，它由恒定电压源LD0_VDD、分压电路和滤波电容Cl组成，所述的分压电路包括依次串联的高值poly电阻R1、第一双极结型晶体管BJTl和第二双极结型晶体管BJT2，高值poly电阻Rl与BJT管串联组成的分压电路对LDO输出的电压进行分压。高值poly电阻Rl与第一双极结型晶体管BJTl的集电极连接，第一双极结型晶体管BJTl的发射极与第二双极结型晶体管BJT2的集电极连接，第一双极结型晶体管BJTl的集电极与其基极相接，第二双极结型晶体管BJT2的集电极与其基极相接；
[0025]高值poly电阻Rl与第一双极结型晶体管BJTl的基极之间并联第一分压输出支路，第一分压输出支路输出电压点DCl,第一分压输出支路上设有开关KGl ;第一双极结型晶体管BJTl的发射极与第二双极结型晶体管BJT2的基极之间并联第二分压输出支路，第二分压输出支路输出电压点DC2，第二分压输出支路上设有开关KG2。通过开关KGl和KG2的控制选择性地输出偏置电路的电压DC，电压点DCl和电压点DC2的选择主要基于可变电容的电容值的线性变化区间，如图2的虚线部分。
[0026]第一分压输出支路与第二分压输出支路并联后与滤波电容Cl串接。
[0027]第二双极结型晶体管BJT2的发射极和滤波电容Cl分别接地。
[0028]通过图5可以看出:在同样的LDO输出电压条件下，本发明所采用偏置电路的输出电压噪声(在_17dB左右)明显低于传统的采用电阻分压结构偏置电路的输出电压噪声(在-15dB左右)。
[0029]低噪声压控振荡器偏置电路频率源自校准方法，它包括以下步骤:
[0030]( I)频率源电路处于闭环正常工作时，偏置电路输出的电压与LC压控振荡器的电源端DC端连接；
[0031 ] (2)频率源电路处于开环自校准状态时，偏置电路输出的电压分别与LC压控振荡器的调谐电压输入端Vtune端及电源端DC端连接。
[0032]所述的LC压控振荡器由相互并联的两个负阻、电感ind和电容控制电路组成，电容控制电路又由依次串联的隔直电容C2、可变电容Cvak1、可变电容Cvak2和隔直电容C3组成，隔直电容C2和隔直电容C3之间并联有相互串联的电阻R2和电阻R3，电阻R2与电阻R3之间接LC压控振荡器的电源端，可变电容Cvaki与可变电容Cvak2之间接LC压控振荡器的调谐电压输入端。
[0033]在频率源电路处于自校准状态时，LC压控振荡器中的可变电容Cvaki —端接电阻R2, 一端接偏置电路的DC端(可通过打开开关KGl或KG2，选择性地输出第一分压输出支路输出的DCl或者第二分压输出支路输出的DC2) ;LC压控振荡器中的可变电容Cvak2—端接电阻R3，一端接偏置电路的DC端。
[0034]偏置电路的电压DC不仅接到LC压控振荡器中的DC端口，而且接到LC压控振荡器的Vtune端，这是因为偏置电路中的BJT管Vbe会随着温度的变化而变化，使得输出偏置电压DCl和DC2也会随温度的变化而变化，观察图2中可变电容电容值随着两端电压压差线性变化曲线可知，曲线较为线性的部分的中心点是在可变电容两端电压相等的位置，因此，将可变电容的两端都接到偏置电路的输出电压DC上，使得在自校准状态时，频率源不受温度的变化而变化。
【权利要求】
1.低噪声压控振荡器偏置电路，与压控振荡器配合使用，为频率源电路中的压控振荡器提供偏置，其特征在于:它由恒定电压源、分压电路和滤波电容Cl组成，所述的分压电路包括依次串联的电阻R1、第一双极结型晶体管BJTl和第二双极结型晶体管BJT2，电阻Rl与第一双极结型晶体管BJTl的集电极连接，第一双极结型晶体管BJTl的发射极与第二双极结型晶体管BJT2的集电极连接，第一双极结型晶体管BJTl的集电极与其基极相接，第二双极结型晶体管BJT2的集电极与其基极相接； 电阻Rl与第一双极结型晶体管BJTl的基极之间并联第一分压输出支路；第一双极结型晶体管BJTl的发射极与第二双极结型晶体管BJT2的基极之间并联第二分压输出支路；第一分压输出支路与第二分压输出支路并联后与滤波电容Cl串接。
2.根据权利要求1所述的低噪声压控振荡器偏置电路，其特征在于:所述的电阻Rl为高值poly电阻。
3.根据权利要求1所述的低噪声压控振荡器偏置电路，其特征在于:所述的第一分压输出支路和第二分压输出支路上分别设有开关。
4.根据权利要求1所述的低噪声压控振荡器偏置电路，其特征在于:所述的第二双极结型晶体管BJT2的发射极和滤波电容Cl分别接地。
5.低噪声压控振荡器偏置电路频率源自校准方法，其特征在于:它包括以下步骤: (I)频率源电路处于闭环正常工作时，偏置电路输出的电压与LC压控振荡器的电源端连接； (2 )频率源电路处于开环自校准状态时，偏置电路输出的电压分别与LC压控振荡器的调谐电压输入端及电源端连接。
6.根据权利要求5所述的低噪声压控振荡器偏置电路频率源自校准方法，其特征在于:所述的LC压控振荡器由相互并联的两个负阻、电感ind和电容控制电路组成，电容控制电路又由依次串联的隔直电容C2、可变电容Cvak1、可变电容Cvak2和隔直电容C3组成，隔直电容C2和隔直电容C3之间并联有相互串联的电阻R2和电阻R3，电阻R2与电阻R3之间接LC压控振荡器的电源端，可变电容Cvaki与可变电容Cvak2之间接LC压控振荡器的调谐电压输入端。
【文档编号】H03B5/32GK104135233SQ201310159077
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年5月2日 优先权日:2013年5月2日
【发明者】李旺 申请人:成都国腾电子技术股份有限公司