荡器的调谐增益进行调节。
[0027]图4为电流源阵列和电压电流转换器，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。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、PM0S2、PM0S3、PM0S4、PM0S5、PM0S6 从 PM0S0 处以1: 1.55: 1.4: 1.05: 0.75: 0.9: 4.5的比例复制电流，以此满足电阻阵列和电流源阵列在四路数字控制信号的控制下得到一组合理的偏置直流电压)，利用Sl、S2、S3、S4数字信号控制下的PM0S7、PM0S8、PM0S9、PM0S10开关控制电流镜产生的直流电流大小；其中，PM0S1 和 PM0S7 相串联、PM0S2 和 PM0S8 相串联、PM0S3 和 PM0S9 相串联、PM0S4 和 PM0S10相串联、PM0S5和PM0S11相串联、PM0S6和PM0S12相串联；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，同时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。
[0028]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。等效电容电压产生器的输出电压经过滤波之后加载在压控振荡器的变容管C上，控制电容大小。在压控振荡器中，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、PM0S13、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。
[0029]本发明的工作原理为:一种新型等效电容阵列线性电感电容压控振荡器，用以解决开关电容阵列结构压控振荡器的调谐非线性问题。该电感电容压控振荡器利用欧姆定理将调谐电压换成电流和电阻的乘积，这么就拥有三个自由度对调谐特性进行控制，比传统压控振荡器多出一个自由度。不同于电感电容传统压控振荡器，该压控振荡器的电容阵列是由一组MOS电容、一组电流源阵列和一组电阻阵列构成，然后与电感、互补式交叉耦合对一起构成压控振荡器。利用电阻阵列和电流源阵列在四路数字控制信号的控制下得到一组偏置直流电压，将其加载在变容管上构成等效电容阵列进行粗调谐。一路模拟控制电压由电压电流转换器转成电流，然后通过电流叠加的方式叠加在M0S电容管的控制电压信号上，进行精细调谐。
[0030]因为调谐电压分解为电阻和电流的乘积，而输入电压转换成的电流流过电阻，所以调谐增益与电阻成正比，由此可以利用电阻阵列控制不同数字信号下的调谐增益。由于电压的连续性，我们可以设置任意一组直流偏置电压，从而可以得到不同数字控制信号下的任意的固定电容值，从而控制步进频率，可以灵活地精确设置不同数字信号控制下的调谐增益和步进频率，以在整个调谐频率范围内取得线性的调谐特性。
[0031]本发明的工作过程如下:
[0032]本发明的整体结构由压控振荡器、电阻阵列、电流源阵列和电压电流转换器构成。输入信号经过电压电流转换转换成电流，然后流入电阻阵列再次转换成电压信号叠加在直流偏置电压上。直流偏置电压由电流源阵列和电阻阵列产生，在不同的数字控制信号下提供不同的直流偏置电压。叠加之后的信号加载在压控振荡器的M0S变容管上，对压控振荡器的调谐进行控制。压控振荡器的谐振腔由电感L和一对M0S变容管C构成，采用互补式交叉耦合对进行供电。等效电容阵列的输出电压由电阻阵列提供的电阻和电流共同决定，而电流又分为电流源阵列电流和调谐电流，然后产生的输出电压加载在变容管上控制压控振荡器的振荡频率。
[0033]本发明主要采用cadence ic5141进行仿真设计，但是电感需要在ADS先行仿真，然后再和cadence联合仿真。
[0034]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0035]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种新型等效电容阵列线性电感电容压控振荡器，其特征在于，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； 所述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，得到需要的输出信号。2.根据权利要求1所述的一种新型等效电容阵列线性电感电容压控振荡器，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的一种新型等效电容阵列线性电感电容压控振荡器，其特征在于，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NMOS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。4.根据权利要求2所述的一种新型等效电容阵列线性电感电容压控振荡器，其特征在于，所述电流源阵列和电压电流转换器中，电流源阵列利用电流镜从基准电流处复制电流:PMOSO提供基准电流，PM0S1-PM0S6从PMOSO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。5.根据权利要求1所述的一种新型等效电容阵列线性电感电容压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器中，电感L和一对MOS变容管C并联构成压控振荡器的谐振腔，NM0S4、NM0S5、PMOS13、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。
【专利摘要】本发明公开了一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；本发明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。
【IPC分类】H03L7/099, H03B5/24
【公开号】CN105305964
【申请号】CN201510729067
【发明人】徐雷钧, 王超然, 白雪
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月30日