具有减小的单端电容的电压控制振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001]一般来说，本公开的实施例涉及电子电路，以及更具体来说，涉及电压控制振荡器。
【背景技术】
[0002]电感-电容电压控制振荡器(LC-VCO)是通信系统、例如无线通信系统中的关键构建块。LC-VCO设计中的主要难题之一是在使功率消耗保持较低的同时取得低相位噪声。单端寄生电容是LC-VCO电路中的相位噪声的最大原因之一。
【附图说明】
[0003]将通过示范实施例而不是限制来描述附图中图示的本公开的实施例，附图中相似的参考标号表示相似的元件，附图包括:
图1A是按照各个实施例的电压控制振荡器的电路图；
图1B是按照各个实施例的电压控制振荡器的备选配置的电路图；以及图2是按照各个实施例、包括电压控制振荡器的无线通信装置的框图。
【具体实施方式】
[0004]本公开的说明性实施例包括但不限于用于具有减小的单端电容的电压控制振荡器的方法和设备。
将使用本领域的技术人员通常用于向本领域的其他技术人员传达其工作主旨的的术语来描述说明性实施例的各个方面。然而，本领域的技术人员将清楚地知道，仅通过所述方面的一部分也可实施备选实施例。为了便于说明，提出具体数量、材料和配置，以便提供对说明性实施例的透彻了解。但是，本领域的技术人员将清楚地知道，即使没有具体细节也可实施备选实施例。在其它情况下，省略或简化了众所周知的特征，以免影响对说明性实施例的理解。
[0005]此外，各种操作将按照最有助于了解说明性实施例的方式依次描述为多个分立操作；但是，描述的顺序不应当被理解为暗示这些操作一定是顺序相关的。具体来说，这些操作不需要按照提出的顺序来执行。
[0006]反复使用词语“在一些实施例中”。该词语一般不是指相同实施例；但它也可指相同实施例。术语“包含”、“具有”和“包括”是同义词，除非上下文中另有规定。词语“A和/或B”表示㈧、⑶或者(A和B)。词语“A/B”表示㈧、⑶或者(A和B)，与词语“A和/或B”相似。词语“A、B和C中的至少一个”表示㈧、⑶、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或者(A、B和C)。词语“㈧B”表示⑶或者(A和B)，也就是说，A是可选的。
虽然本文示出和描述了具体实施例，但是本领域的技术人员将会理解，大量备选和/或等效实现可取代所示和所述的具体实施例，而没有背离本公开的实施例的范围。本申请意在涵盖本文所述实施例的任何修改或变更。因此，本公开的实施例显然预计仅由权利要求书及其等效物来限制。
如本文所使用的术语“模块”可表示包括运行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或编组)和/或存储器(共享、专用或编组)、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它适当组件或者作为其组成部分。
[0007]各个实施例提供具有减小的单端电容的电压控制振荡器(VCO)。在一个实施例中，VCO可包括变压器、电容器组和增益级。变压器可包括初级电感器和次级电感器，以及次级电感器可电感地耦合到初级电感器。电容器组可耦合到次级电感器，以及电容器组可提供VCO的总电容的大部分。增益级可耦合到初级电感器，以及配置成接收电源(supply)信号，并且驱动初级电感器中的差动电流，由此跨次级电感器感应其频率等于VCO的谐振频率的输出信号。在一些实施例中，VCO还可包括一个或多个变抗器，其与初级电感器并联地親合到增益级。在一个实施例中，变抗器可接收电源信号。
[0008]在一个实施例中，VCO电路可包括其中包含第一晶体管和第二晶体管的增益级，第一晶体管具有耦合到第一节点的第一漏极端子，以及第二晶体管具有耦合到第二节点的第二漏极端子。电路还可包括一对变抗器，其耦合在第一节点与第二节点之间，并且配置成在变抗器对之间的电源节点来接收电源信号。该电路还可包括耦合在第一节点与第二节点之间的第一电感器以及耦合在第三节点与第四节点之间的第二电感器，第二电感器电感地耦合到第一电感器。另外，该电路可包括耦合在第三节点与第四节点之间的电容器组，电容器组包括多个开关电容器，其配置成当接通时有选择地耦合在第三节点与第四节点之间。电容器组可提供VCO的总电容的大部分。
[0009]图1A示出按照各个实施例的VCO 100 VCO 100可以是电感-电容VCO(LC-VCO) 100。在各个实施例中，VCO 100可包括具有初级级103和次级级105的变压器102。初级级103可包括初级电感器104，以及次级级105可包括次级电感器106。VCO 100还可包括增益级108和电容器组110。增益级108可耦合到初级级103，并且可接收输入信号(例如电源电压/电流)，以驱动初级电感器104中的电流。电容器组110可耦合到次级级105 (例如耦合到次级电感器106)，并且可包括VCO 100的总电容的大部分。
在一些实施例中，VCO 100可在电源节点112来接收输入信号，并且跨输出节点114a-b产生输出信号。次级电感器106可电感地耦合到初级电感器104，使得跨初级电感器104的差动电流(例如交流(AC))跨次级电感器106感应差动电压。
在各个实施例中，电容器组110可与次级电感器106并联耦合。VCO 100的电容(例如来自电容器组110)和电感(例如来自初级电感器104和/或次级电感器106)可使VCO100将直流(DC)输入信号转换为其频率等于VCO 100的谐振频率的交流(AC)输出信号。增益级108可提供增益以驱动初级电感器102中的差动电流，由此维持输出信号。
[0010]在一些实施例中，电容器组110可包括多个开关电容器118。如图1所示，在一些实施例中，开关电容器118布置成对，相应电容器118的对之间设置有开关120。备选地，电容器118可作为单电容器118和/或按照另一种布置来布置。当相应开关120接通时，电容器118可有选择地与第二电感器106并联耦合。开关120可单独地、集体地或者基于子集来控制(例如，独立地控制开关120的单独子集)。VCO 100的谐振频率可基于在特定时间接通的开关120的数量。在一些实施例中，VCO 100可包括任何适当数量的开关电容器118，例如大约2至大约1024对开关电容器118。
[0011]在一些实施例中，VCO 100可包括附加电容元件，例如一个或多个变抗器116。VCO100的谐振频率可通过改变输入信号的幅值(例如电压电平)一其可改变变抗器116的电容一来进一步调整。在一些实施例中，如图1A所示，一对变抗器116可与初级电感器104并联地耦合到增益级108。电源节点112可设置在变抗器116的对之间。在一些实施例中，电容器组110可包括一个或多个变抗器，作为对耦合到初级电感器104的变抗器116的补充或替代。
[0012]在各个实施例中，电容器组110可提供VCO 100的总电容的大部分。电容器组110可以是单端电容的重要来源。如本文所使用的“单端电容”可定义为输出节点114a或114b与地之间的电容。单端电容可与输出节点114a_b的对之间的差动电容加以区分。如果将单端电容传递到增益级108 (如在增益级直接驱动电容器组的VCO拓扑中可能发生)，则它可引起输出信号中的相位噪声。但是，变压器102可防止电容器组110所引起的单端电容传递到增益级108。而是只有差动电容可在次级电感器106与初级电感器104之间传递。相应地，通过使VCO 100的总电容的大部分耦合到次级级105 (例如耦合到次级电感器106)，VCO 100的单端电容可充分减小。相应地，VCO 100可具有低相位噪声。另外，VCO 100的功率消耗可以比较小。
[0013]在一个实验中，具有耦合到变压器的次级级的开关电容器组的58 GHz VCO在与载波的I MHz偏移和2 GHz的带宽下呈现大约-110 dBc/Hz的相位噪声(每赫兹带宽低于载波数的分贝)。这些结果证明低于其它VCO设计所提供的相位噪声。
[0014]在一些实施例中，VCO 100的总电容的基本上全部可耦合到次级电感器106。例如，VCO 100中的全部开关电容器118可耦合到次级电感器106。初级电感器104可以耦合到或者可以不耦合到变抗器116的对，其可占VCO 100的总电容的较小部分。在其它实施例中，一个或多个开关电容器118可耦合到初级电感器104。
[0015]在一些实施例中，增益级1