L2并联作为衬底噪声滤波器，并联后的一端接地，并联后的另 一端与第二NM0S管MN2的源极、第SNPM0S管MN3的源极连接；
[002引第一PM0S管MP1和第一NM0S管丽1构成一个缓冲结构，第一PM0S管MP1的栅极 和第一NM0S管丽1的栅极接反相输出端CKN，第一PM0S管MP1的漏极与第一NM0S管丽1 的漏极连接，作为振荡器电路的反相时钟输出端CLKN;第四PM0S管MP4和第四NM0S管MN4 构成另一个缓冲结构，第四PM0S管MP4的栅极和第四NM0S管MN4的栅极接同相输出端CKP， 第四PM0S管MP4的漏极与第四NM0S管MN4的漏极连接，作为振荡器电路的同相时钟输出 端CLKP;第一PM0S管MP1的源极和第四PM0S管MP4的源极接电源VDD，第一NM0S管MN1 的源极和第四NM0S管MN4的源极接地。
[0026] 如图2所示，开关电容阵列SCA包括十五个开关电容单元，每个开关电容单元的结 构相同，包括两个MOM电容、两个反相器和一个NM0S管，第一MOM电容Csl的一端、第一反 相器Invl的输出端接NM0S管丽S的漏极，第二MOM电容Cs2的一端、第二反相器Inv2的 输出端接NM0S管丽S的源极，NM0S管丽S的栅极与第一反相器Invl的输入端和第二反相 器Inv2的输入端连接，作为该开关电容单元的选通输入端；所有开关电容单元的第一MOM 电容Csl的另一端连接，作为开关电容阵列SCA的一端，所有开关电容单元的第二MOM电容 Cs2的另一端连接，作为开关电容阵列SCA的另一端；
[0027] 十五个开关电容单元中的一个开关电容单元的选通输入端独立设置，作为振荡器 电路的一级频带控制选择端D1 ;两个开关电容单元的选通输入端连接，作为振荡器电路的 二级频带控制选择端D2 ;四个开关电容单元的选通输入端连接，作为振荡器电路的=级频 带控制选择端D3;八个开关电容单元的选通输入端连接，作为振荡器电路的四级频带控制 选择端D4。
[002引如图3-1和3-2所示，开关电容单元中的MOM电容采用S维叉指电容，包括多层水 平设置的平面叉指电容。平面叉指电容为设置在娃衬底上的一对平面呈梳齿状的金属膜， 每个金属膜包括平行的梳齿条C-2和连接条C-1，连接条C-1将多个梳齿条C-2并接，两片 金属膜呈叉指状设置，相邻两层的平面叉指电容的两片金属膜位置互换，并通过设置在连 接条处的金属化通孔C-3连通，在竖直方向上形成立面叉指电容。
[0029] 任意振荡器的输出为正弦波，可W表示为V。ut=Acos(?化），其中A为幅度，《。为 角频率。根据Harjimiri的模型，靠近载波1/f2区域的相位噪声可W表示为：
[0030]
【主权项】
1. 一种低相噪低功耗宽带压控振荡器电路，包括一个负阻振荡结构和两个缓冲结构， 负阻振荡结构包括负阻结构和谐振网络，其特征在于： 第二 PMOS 管（MP2)、第三 PMOS 管（MP3)、第二 NMOS 管（MN2)和第三 NMOS 管（MN3)构成 负阻结构，其中第二PMOS管（MP2)的栅极、第三PMOS管（MP3)的漏极与第二NMOS管（MN2) 的栅极、第三NMOS管（MN3)的漏极连接，作为同相输出端（CKP)，第三PMOS管（MP3)的栅 极、第二PMOS管（MP2)的漏极与第三NMOS管（MN3)的栅极、第二NMOS管（MN2)的漏极连 接，作为反相输出端（CKN); 谐振电感（L)、开关电容阵列（SCA)、第一可变电容（Cvarl)、第二可变电容（Cvar2)、第 一固定电容（C3)、第二固定电容（C4)构成谐振网络，其中第一可变电容（Cvarl)的正极、第 一固定电容（C3)的一端、谐振电感（L)的一端、开关电容阵列（SCA)的一端接反相输出端 (CKN)，第二可变电容（Cvar2)的正极、第二固定电容（C4)的一端、谐振电感（L)的另一端、 开关电容阵列（SCA)的另一端接同相输出端（CKP)，第一固定电容（C3)的另一端与第二固 定电容（C4)的另一端连接，第一可变电容（Cvarl)的负极与第二可变电容（Cvar2)的负极 连接，作为振荡器电路的控制电压输入端（Vctrl); 第一滤波电容（Cl)和第一滤波电感（LI)并联作为电源噪声滤波器，并联后的一端接 电源VDD，并联后的另一端与第二PMOS管（MP2)的源极、第三PMOS管（MP3)的源极连接； 第二滤波电容（C2)和第二滤波电感（L2)并联作为衬底噪声滤波器，并联后的一端接地，并 联后的另一端与第二NMOS管（MN2)的源极、第三NPMOS管（MN3)的源极连接； 第一 PMOS管（MPl)和第一 NMOS管（MNl)构成一个缓冲结构，第一 PMOS管（MPl)的栅 极和第一 NMOS管（MNl)的栅极接反相输出端（CKN)，第一 PMOS管（MPl)的漏极与第一 NMOS 管（MNl)的漏极连接，作为振荡器电路的反相时钟输出端（CLKN);第四PMOS管（MP4)和第 四NMOS管（MM)构成另一个缓冲结构，第四PMOS管（MP4)的栅极和第四NMOS管（MM)的 栅极接同相输出端（CKP)，第四PMOS管（MP4)的漏极与第四NMOS管（MM)的漏极连接，作 为振荡器电路的同相时钟输出端（CLKP);第一 PMOS管（MPl)的源极和第四PMOS管（MP4) 的源极接电源VDD，第一 NMOS管（MNl)的源极和第四NMOS管（MM)的源极接地； 所述的开关电容阵列（SCA)包括十五个开关电容单元，每个开关电容单元的结构相 同，包括两个MOM电容、两个反相器和一个NMOS管，第一 MOM电容（Csl)的一端、第一反相器 (Invl)的输出端接NMOS管（MNs)的漏极，第二MOM电容（Cs2)的一端、第二反相器（Inv2) 的输出端接NMOS管（MNs)的源极，NMOS管（MNs)的栅极与第一反相器（Invl)的输入端和 第二反相器（Inv2)的输入端连接，作为该开关电容单元的选通输入端；所有开关电容单元 的第一 MOM电容（Csl)的另一端连接，作为开关电容阵列（SCA)的一端，所有开关电容单元 的第二MOM电容（Cs2)的另一端连接，作为开关电容阵列（SCA)的另一端； 十五个开关电容单元中的一个开关电容单元的选通输入端独立设置，作为振荡器电路 的一级频带控制选择端（Dl);两个开关电容单元的选通输入端连接，作为振荡器电路的二 级频带控制选择端（D2);四个开关电容单元的选通输入端连接，作为振荡器电路的三级频 带控制选择端（D3);八个开关电容单元的选通输入端连接，作为振荡器电路的四级频带控 制选择端（D4); 开关电容单元中的MOM电容采用三维叉指电容，包括多层水平设置的平面叉指电容， 所述的平面叉指电容为设置在硅衬底上的一对平面呈梳齿状的金属膜，每个金属膜包括平 行的梳齿条（C-2)和连接条（C-I)，连接条（C-I)将多个梳齿条（C-2)并接，两片金属膜呈 叉指状设置，相邻两层的平面叉指电容的两片金属膜位置互换，并通过设置在连接条处的 金属化通孔（C-3)连通，在竖直方向上形成立面叉指电容。
【专利摘要】本发明涉及一种低相噪低功耗宽带压控振荡器电路。现有宽带压控振荡器噪声性能较差，功耗较高，限制了其在射频通信系统中的应用。本发明包括一个负阻振荡结构和两个缓冲结构，负阻振荡结构包括负阻结构和谐振网络，负阻结构由两个PMOS管和两个NMOS管构成，谐振网络由谐振电感、开关电容阵列、两个可变电容和两个固定电容构成。开关电容阵列包括十五个开关电容单元，形成四个控制选择端，实现十六个频带选择。每个开关电容单元包括两个MOM电容、两个反相器和一个NMOS管，MOM电容采用三维叉指电容。本发明的振荡器电路实现了较宽的频率调节范围，通过相应的相位噪声优化，实现了低相位噪声和低功耗的性能。
【IPC分类】H03K3-012, H03K3-013
【公开号】CN104753498
【申请号】CN201210107504
【发明人】周明珠, 孙玲玲
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2012年4月12日