可控式振荡器及可控式振荡方法
【技术领域】
[0001]发明是关于一种可控式振荡器，特别是关于一种低噪声可控式振荡器。
【背景技术】
[0002]图1为已知的可控式振荡器的示意图。参照图1，可控式振荡器100包括一电流镜110。电流镜110包括多个P型金属氧化物半导体(p-channel metal oxidesemiconductor ；PM0S)晶体管111、112。电流镜110接收参考电流Ikef，并且输出偏压电流IBIAS。可控式振荡器100亦包括一振荡核心电路140。振荡核心电路140包括一共振器120，并且此共振器120包括二电感121、122与受控于控制电压V。的可变电容123。共振器120接收偏压电流Ibias，并决定振荡频率。振荡核心电路140亦包括一再生电路130，并且此再生电路130包括交叉親合之二 N型金属氧化物半导体(n-channel metal oxidesemiconductor ；NM0S)晶体管131、132。再生电路130耦接至共振器120，并且用以维持振荡。
[0003]于此，Vdd代表供电电路节点。图1所示之可控式振荡器100的架构为本领域所熟知，故于此不在赘述。然而，典型之可控式振荡器因MOS晶体管(8卩，111、112、131、132)造成之闪变噪声而发生性能衰退。于此，此多个MOS晶体管调变振荡并致使相位噪声。
[0004]因此，希望能提供一种具有减少噪声之可控式振荡器。
【发明内容】
[0005]鉴于上述问题，根据本发明之可控式振荡器及可控式振荡方法通过搭配低通滤波一起使用电压式偏压方案来提供振荡核心电路的低噪声偏压。
[0006]此外，根据本发明之可控式振荡器及可控式振荡方法还通过使用电阻电容退化(RC degenerat1n)来抑制振荡核心电路的噪声。
[0007]在一实施例中，一种可控式振荡器包括一电压式偏压电路以及一振荡核心电路。电压式偏压电路用以接收一参考电流并且输出一偏压电压，而振荡核心电路用以接收偏压电压并且维持一振荡。其中，电压式偏压电路包括一电流对电压转换器、一低通滤波器以及一源极随耦器。电流对电压转换器用以将参考电流转换成参考电压。低通滤波器用以将参考电压过滤为过滤后参考电压。源极随耦器用以接收过滤后参考电压并且输出偏压电压。振荡核心电路包括一共振器以及一再生电路，并且再生电路耦接至共振器。在一些实施例中，电流对电压转换器可包括至少一二极管连接式晶体管。
[0008]在一些实施例中，共振器可包括一可变电容。在一实施例中，可变电容是受控于一控制电压。在另一实施例中，可变电容是受控于一数字码。在又一实施例中，可变电容是受控于数字码与控制电压的组合。在一些实施例中，再生电路可包括一对交叉耦合式晶体管。在一些实施例中，振荡核心电路可还包括一电阻电容退化电路，并且此电阻电容退化电路耦接至再生电路。在一些实施例中，电阻能并入至电流对电压转换器，藉以作为二极管连接式晶体管的源极退化。
[0009]在一实施例中，一种可控式振荡方法包括接收一参考电流、转换参考电流为一参考电压、过滤参考电压为一过滤后参考电压、利用一源极随耦器根据过滤后参考电压建立一偏压电压、提供偏压电压给具有一共振器与一再生电路的一振荡核心电路、通过控制共振器的一可变电容值建立一振荡频率、以及通过使用再生电路维持振荡核心电路的振荡。在一些实施例中，过滤步骤是利用一低通滤波器来执行。在一些实施例中，可控式振荡方法可更包括利用耦接至再生电路之电阻电容退化电路抑制再生电路的噪声。在一些实施例中，电流对电压转换器可包括至少一二极管连接式晶体管。在一些实施例中，共振器可包括一可变电容。
[0010]在一实施例中，可变电容是受控于一控制电压。在另一实施例中，可变电容是受控于一数字码。在又一实施例中，可变电容是受控于数字码与控制电压的组合。在一些实施例中，再生电路可包括一对交叉耦合式晶体管。在一些实施例中，电阻能并入至电流对电压转换器，藉以作为二极管连接式晶体管的源极退化。
【附图说明】
[0011]图1为已知的可控式振荡器的示意图。
[0012]图2为根据本发明一实施例之可控式振荡器的示意图。
[0013]图3为适用于使用在图2中之可控式振荡器中之振荡核心电路之一实施例的示意图。
[0014]图4为适用于使用在图2中之可控式振荡器中之电流对电压转换器之一实施例的示意图。
[0015]图5为根据本发明一实施例之可控式振荡方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]以下之详细描述系参照所附附图，通过【附图说明】，揭露本发明各种可实行之实施例。所记载之实施例是明确且充分揭露，以致使所属技术领域中的技术人员能据以实施。不同之实施例间并非相互排斥，某些实施例可与一个或一个以上之实施例进行合并而成为新的实施例。因此，下列详细描述并非用以限定本发明。
[0017]图2是根据本发明一实施例之可控式振荡器的示意图。参照图2，可控式振荡器200包括一电压式偏压电路(voltage-mode biasing network) 210以及一振荡核心电路250。电压式偏压电路210耦接振荡核心电路250。电压式偏压电路210接收一参考电流IKEF，并且输出一偏压电压Vbias。振荡核心电路250接收偏压电压VBIAS，并且依照一控制电压Vc的控制维持一振荡。电压式偏压电路210包括一电流对电压转换器(current-to-voltageconverter ;I2V) 220、一低通滤波器(low pass filter ;LPF) 230 以及一源极随 f禹器(source follower) 240。电流对电压转换器220包括二个二极管连接式晶体管221、222，并且此二个二极管连接式晶体管221、222架构成迭接拓朴。低通滤波器230包括电阻231与电容232。源极随耦器240包括一晶体管241。二极管连接式晶体管221、222迭接在参考电流Ikef的输入端与地端之间。电阻231与电容232串接在二极管连接式晶体管221的控制端与地端之间。晶体管241的第一端耦接至供电端VDD、晶体管241的第二端耦接至振荡核心电路250，而晶体管241的控制端耦接至电阻231与电容232之间的接点。电流对电压转换器220转换参考电流Ikef为参考电压V KEF。低通滤波器230过滤参考电压Vkef为一过滤后参考电压V’ EEFo源极随耦器240接收过滤后参考电压V’ KEF并且输出偏压电压V BIAS。其中，二极管连接式晶体管221、222可为N型金属氧化物半导体（n-channel metal oxidesemiconductor ；NM0S)晶体管。晶体管241可为NMOS晶体管。
[0018]振荡核心电路250包括一共振器260以及一再生电路270。共振器260包括二电感261、262以及一可变电容263。再生电路270包括一对交叉耦合式晶体管271、272。电感261、262串接在可变电容263的二端之间，而可变电容263的控制端耦接至控制电压Vc的输入端。晶体管271的第一端耦接至可变电容263的一端以及晶体管272的控制端，而晶体管271的第二端耦接至地端。晶体管272的第一端耦接至可变电容263的另一端以及晶体管271的控制端，而晶体管272的第二端耦接至地端。可变电容263受控于控制电压Vc。共振器260建立一振荡频率。再生电路270维持振荡核心电路250的振荡。其中，晶体管271、272可为NMOS晶体管。
[0019]在可控式振荡器200中，取代电流式偏压方案，电压式偏压方案用以建立振荡核心电路250的偏压。在使用电压式偏压方案上，偏压电压Vbias建立在源极随耦器240的输出端。以源极随耦器240的本质来说，源极随耦器240为一低阻抗电路节点。因此，来自电压式偏压电路210的输出电路（S卩，晶体管241)之噪声成分因源极随耦器240的低阻抗本质而减缓。虽然亦有来自参考电流Ikef与电流对电压转换器220之噪声成分，但只要低通滤波器230的转角频率大致上低于关注之闪变噪声的频率，此些噪声成分能有效地被低通滤波器230滤除。因此，偏压电压Vbias是非常干净的，其致使振荡核心电路250维持具有低相位噪声之振荡。
[0020]相对地，图I中之已知的可控式振荡器100使用电流式偏压方案，此时偏压电压Vbias是使用电流镜110建立，而来自电流式偏压电路的输出电路（即，电流镜110中之PMOS晶体管112)之噪声直接变成偏压电流&_的一部分并且因电流镜110的高阻抗本质而无法被减缓。因此，图2中之可控式振荡器200优于图I中之可控式振荡器100。
[0021]在另一实施例（附图未示）中，图2中的二极管连接式晶体管222被移除，而二极管连接式晶体管221的第二端直接耦接至地端。以NMOS晶体管来说，二极管连接式晶体管221的第二端即为源极端。即便二极管连接式晶体管222被移除，修饰后的电流对电压转换器220仍保留有电流对电压转换的本质。
[0022]在又一实施例中，参照图2，可控式振荡器200可包括一噪声耦合电路280，并且此噪声耦合电路280包括一电容281。电容281用以分流至地端，并且耦接至偏压电压VBIAS，藉以进一步减少源极随耦器240的输出阻抗，因而使偏压电压％^更干净。
[0023]当搭配采用低通滤波器（即使用低通滤波器230)之可控式振荡器200的电压式偏压方案允许有效地抑制来自电压式偏压电路210的噪声成分时，来自振荡核心电路250的再生电路270内之晶体管271、272的噪声成分并未有效地抑制。因此，图3中之替代之振荡核心电路300能适用以取代图2中之振荡核心电路250。
[0024]参照图3，振荡核心电路300接收偏压电压VBIAS，并且根据控制电压V。的控制来维持振荡核心电路300的振荡。振荡核心电路300包括一共振器360以及一电阻电容退化（RCdegenerated)再生电路390，并且电阻电容退化再生电路390包括一再生电路370以及一电阻电容退化（RC degenerating)电路380。共振器360包括二电感361、362以及受控于控制电压V。的一可变电容363，并且二电感361、362串接在可变电容363的二端之间。再生电路370包括一对交叉耦合式晶体管371、372，并且此对交叉耦合式晶体管371、372耦接至共振器360。电阻电容退化电路380包括二电阻381、382以及一电容383。电阻381、382分别耦接至晶体管371、372的第二端（即，源极端），而电容383耦接在晶体管371、372的源极端之间。晶体管371的第一端耦接至可变电容363的一端以及晶体管372的控制端，而晶体管372的第一端耦接至可变电容363的另一端以及晶体管371的控制端。共振器360用以建立一振荡频率。再生电路370用以维持振荡核心电路300的振荡。而电阻电容退化电路380则用以提供再生电路370的退化（degeneration)。因为通过电阻电容退化电路380所提供之源极退化，而能有效地抑制来自再生电路370的噪声成分。其中，晶体管371、372可为NMOS晶体管。
[0025]在再一实施例中，图4中之替代之电流对电压转换器400能用以取