新型等效电容阵列线性电感电容压控振荡器的制造方法

文档序号:9550813阅读:598来源:国知局
新型等效电容阵列线性电感电容压控振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于集成电路领域,涉及到一种基于新型等效开关电容的线性电感电容压控振荡器的设计。
【背景技术】
[0002]随着CMOS工艺的改进、特征尺寸的不断减小以及采用铜连线等技术,其截止频率已接近GaAs的水平,并且其截止频率还将随着工艺特征尺寸的进一步缩小而不断提高。CMOS工艺具有低功耗、低成本、高集成度的优势,是其它工艺无法比拟的,CMOS工艺实现射频集成电路有着非常诱人的前景。集成电路制造工艺的进步也极大地促进了无线通信产业的发展,特别是那些个人移动通信产品,发展速度尤为惊人。
[0003]无线通信系统的核心部件是无线收发器,它由三部分电路组成:射频前端、信号处理后端和用户端接口。射频前端负责射频信号与低频基带信号之间的频率转换,信号处理后端负责信号的调制与解调,而用户端接口则实现人机之间的信息交互。显然,射频前端必须具有两种不同的工作模式,即接收和发射。频率合成器是收发器中的一个关键单元电路,用来产生无线收发器中信道选择和频率变换所需的精准、纯粹并且稳定的本振信号,使系统可以较好地进行变频处理,将接收到的射频信号降低频率后送入低频的基带,或者将基带信号上变频转换成射频信号发射出去,因为频率综合器为接收和发射都提供本振信号,所以频率综合器的性能好坏对无线收发器有很大的影响,因此对频率综合器性能的要求十分严格。
[0004]压控振荡器是锁相环最关键的模块,传统压控振荡器采用电感和变容管构成振荡腔,利用数字信号控制下的电容阵列进行粗略调谐,扩大工作频率范围,使用加载在变容管上的模拟电压进行精确调谐。传统使用的电容阵列一般使用二进制加权或者线性叠加,在打开的开关数增加时,步进频率会发生波动,调谐增益也会变化,从而影响了锁相环的环路特性。这种波动会影响锁相环的的性能参数,例如:锁定时间、频谱纯度和稳定性等,从而影响无线收发器的性能,因此在整个调谐频率内高线性的压控振荡器的设计和研究对于无线收发器乃至无线通信系统研究具有重要意义。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于提供一种新型等效电容阵列线性电容电感压控振荡器。主要应用于无线传感网络、射频标签等射频系统中的锁相环频率综合器,以提供线性的调谐特性,从而为系统提供一个精准、纯粹并且稳定的本振信号用于频率变换。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种新型等效电容阵列线性电感电容压控振荡器,包括等效电容电压产生器、互补式交叉耦合对管构成的负阻、变容管、电感L ;数字信号和调谐电压输入到等效电容电压产生器后,等效电容电压产生器和变容管相连,变容管分别和负阻、电感L并联从而构成压控振荡器,最后压控振荡器和输出部件相连;等效电容电压产生器用于产生一组直流电压,为调谐信号提供直流偏置,设定不同数字信号控制下的电容值,从而控制压控振荡器的中心振荡频率,调谐信号和直流电压叠加之后的信号加载变容管上,从而控制压控振荡器的振荡频率,得到需要的输出信号。利用变容管上的电压决定了变容管的电容值,任意的电压值意味着我们可以选取任意的电容值。通过控制调谐电压的直流偏置电压来控制不同数字信号控制下的电容值的大小。
[0008]进一步,所述等效电容电压产生器包括电阻阵列、电流源阵列和电压电流转换器,电压电流转换器用于实现将调谐电压转换成电流信号,然后和电流源阵列产生的直流偏置电流叠加在一起流向电阻阵列,电阻阵列用于将流过的电流信号转换成电压信号,得到一组电压信号用于控制变容管的电容大小并调节不同数字信号下的调谐增益。
[0009]进一步,所述电阻阵列中:R1?R5依次串联连接,相邻的电阻中间都有一个对地的NM0S开关管,在数字信号S1?S4的控制下,电阻阵列可以提供不同的阻抗,用于实现对不同数字信号控制下压控振荡器的调谐增益进行调节。
[0010]进一步,所述电流源阵列和电压电流转换器中,
[0011]电流源阵列利用电流镜从基准电流处复制电流:PM0S0提供基准电流,PM0S1-PM0S6从PM0S0处以一定比例复制电流;利用S1-S4数字信号控制下的PM0S7-PM0S10开关控制电流镜产生的直流电流大小,PM0S11的栅极接地使其始终处于导通状态,为电流镜产生的直流电流提供一个最小值;电压电流转换器中的PM0S12将调谐电压转换成电流信号,然后与电流镜产生的直流电流叠加,从而电流源阵列和电压电流转换器与电阻阵列为调谐电压提供直流偏置电压。
[0012]进一步,所述压控振荡器中,电感L和一对M0S变容管C并联构成压控振荡器的谐振腔,NM0S4、NM0S5、PMOS 13、PM0S14开关构成互补式交叉耦合对管,为谐振腔提供能量以保持持续振荡,产生输出信号。
[0013]本发明具有的有益效果是:
[0014]1)—种新型等效线性电感电容压控振荡器。利用欧姆定律将调谐电压转换成电流和电阻的乘积,从而得到一个额外的参数将调谐特性分为同一数字控制信号下得到的调谐特性和不同数字控制信号下的步进频率特性来进行控制,由于电压是连续的,所以可以取至IJ任意的等效开关电容,比传统开关电容阵列更加灵活。
[0015]2)本发明的发明点不同于传统的通过控制接入的电容面积控制开关电容的电容值,本文中通过控制调谐电压的直流偏置电压来控制不同数字信号控制下的电容值的大小。
【附图说明】
[0016]图1为本发明中新型等效电容阵列压控振荡器框图。
[0017]图2为本发明中等效电容电压产生器框图。
[0018]图3为本发明中新型等效电容阵列中的电阻阵列原理图。
[0019]图4为本发明中电流源阵列和电压电流转换器原理图。
[0020]图5为本发明新型等效电容阵列压控振荡器的电路原理图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0022]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0023]如图1所示,新型等效电容阵列压控振荡器包括等效电容电压产生器、互补式交叉耦合对管构成的负阻、变容管、电感;数字信号和调谐电压输入到等效电容电压产生器,等效电容电压产生器和变容管相连,变容管分别和负阻、电感相连从而构成压控振荡器,最后压控振荡器和输出部件相连;等效电容电压产生器用于产生一组直流电压,为调谐信号提供直流偏置,然后调谐信号和直流电压叠加之后的信号加载变容管上,从而控制压控振荡器的振荡频率,得到需要的输出信号。
[0024]本发明的发明点不同于传统的通过控制接入的电容面积控制开关电容的电容值,本文中通过控制调谐电压的直流偏置电压来控制不同数字信号控制下的电容值的大小。
[0025]如图2所示为等效电容电压产生器,等效电容电压产生器包括电流源阵列和电压电流转换器、电阻阵列;电压电流转换器用于实现将输入电压(调谐电压)转换成电流信号,然后和电流源阵列产生的直流偏置电流叠加在一起流过电阻阵列,电阻阵列用于将流过的电流信号转换成电压信号,得到一组电压信号用于控制变容管的电容大小并调节不同数字信号下的调谐增益。
[0026]图3为电阻阵列,其中R1、R2、R3、R4、R5串联连接,相邻的电阻中间都有一个对地的NM0S开关,在数字信号Sl、S2、S3、S4的控制下,电阻阵列可以提供不同的阻抗,用于实现对不同数字信号控制下压控振
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