一种尾流反馈宽调谐压控振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于集成电路设计领域，具体涉及一种尾流反馈宽调谐压控振荡器。
【背景技术】
[0002] 压控振荡器（VCO,VoltageControlledOscillator)作为时钟恢复、锁相环以及 频率综合器等电路的重要模块，广泛应用于手机、军事通信系统、卫星通信终端、无线数字 通信等电子系统中。振荡器电路结构普遍有两种：环行振荡器和LC振荡器。由于LC振荡器 电路结构简单，具有较高的相位噪声性能，所以在高性能片上系统中得到了最广泛的应用。
[0003] 在传统的差分负阻压控振荡器中，尾流管对相位噪声有着非常大的影响，特别是 在较小的频率偏移量的情况下。2001年，E.Hegazi等人在文献Afilteringtechniqueto lowerLCoscillatorphasenoise中提出了几种方法来抑制尾流源带来的噪声，其中一种 是噪声滤波技术。该技术通过滤除振荡频率的二次谐波改善了相位噪声性能，但是引入了 额外的电感，增大了芯片面积，同时也不能确定其是否减少了闪烁噪声对相位噪声的贡献。 在1^.?311〇4，？.411(1代311丨的文献4 2.5-仂-3.36抱0105(：1388-0￥〇)中，通过去掉尾流源 降低相位噪声，但是负阻管的闪烁噪声会直接注入谐振腔，同时使得振荡器对电源噪声敏 感，这影响了相位噪声的性能。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种尾流反馈宽调谐压控振荡器，其能够 有效减小尾流管的闪烁噪声。
[0005] 为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种尾流反馈宽调谐压控振荡器，包括振荡器本体，其中振荡器本体包括1个振 荡核心电路和2个结构完全相同的输出驱动电路；振荡核心电路的两端分别连接第一输出 驱动电路和第二输出驱动电路；第一输出驱动电路形成振荡器本体的一个输出端，第二输 出驱动电路形成振荡器本体的另一个输出端；其中振荡核心电路包括若干条并联的开关电 容支路；其不同之处是，还进一步包括1个尾流阵列电路；其中尾流阵列电路包括若干条并 联的尾流支路，且尾流支路的个数与开关电容支路的个数相同；该尾流阵列电路的一端同 时连接第一输出驱动电路和外部偏置电压Vb，尾流阵列电路的另一端同时连接第二输出驱 动电路和外部偏置电压Vb。
[0007] 上述尾流阵列电路包括2个尾流源NM0S晶体管和若干条并联的尾流支路。第一 尾流源NM0S晶体管匪22与第二尾流源NM0S晶体管匪21的漏极相连后，再与连接第一振 荡NM0S晶体管匪1和第二振荡NM0S晶体管匪2的源极相接；第一尾流源NM0S晶体管匪22 与第二尾流源NM0S晶体管匪21的源极相连后，再电性接地；第一尾流源NM0S晶体管匪22 的栅极分为2路，一路连接第一输出驱动电路，一路接偏置电压Vb;第二尾流源NM0S晶体 管匪21的栅极分为2路，一路连接第二输出驱动电路，一路接偏置电压Vb;尾流支路的条 数与开关电容支路的条数相同；每一条尾流支路包括3个尾流NM0S晶体管和1个反相器； 反相器的输入端和第二尾流NMOS晶体管的栅极同时连接相应的控制电压；第二尾流NMOS晶体管的源极接直流偏置电压Vb;第二尾流NM0S晶体管的漏极、第一尾流NM0S晶体管的 栅极与第三尾流NMOS晶体管的漏极相连接；反相器的输出端接第三尾流NMOS晶体管的栅 极；第一尾流NMOS晶体管的漏极连接第一振荡NMOS晶体管匪1和第二振荡NMOS晶体管 匪2的源极；第一尾流NMOS晶体管和第三尾流NMOS晶体管的源极电性接地。
[0008] 上述振荡核心电路包括负阻振荡单元、开关电容阵列单元、谐振电感ind和可变 电容支路。负阻振荡单元包括交叉耦合的第一振荡NM0S晶体管匪1和第二振荡NM0S晶体 管NM2,以及第一振荡PM0S晶体管PM1和第二振荡PM0S晶体管PM2 ;第一振荡PM0S晶体 管PM1和第一振荡NM0S晶体管匪1的漏极相连后，连接第一输出驱动电路；第二振荡PM0S 晶体管PM2和第二振荡NM0S晶体管匪2的漏极相连后，连接第二输出驱动电路；第一振荡 PM0S晶体管PM1和第二振荡PM0S晶体管PM2的源极接电源；第一振荡NM0S晶体管NM1和 第二振荡NM0S晶体管匪2的源极接尾流阵列电路。谐振电感ind的一端与第二振荡PM0S 晶体管PM2和第二振荡NM0S晶体管匪2的漏极相连，另一端与第一振荡PM0S晶体管PM1 和第一振荡NM0S晶体管匪1的漏极相连。开关电容阵列单元包括若干条并联的开关电容 支路，每一条开关电容支路均包括开关NM0S晶体管、2个容值相等的开关电容和2个阻值相 等的开关电阻；开关NM0S晶体管的栅极连接相应的控制电压；2个开关电容中的一个开关 电容的一端连接开关NM0S晶体管的源极，另一端与第二振荡PM0S晶体管PM2和第二振荡 NM0S晶体管匪2的漏极相连；2个开关电容中的另一个开关电容的一端连接开关NM0S晶体 管的漏极，另一端与第一振荡PM0S晶体管PM1和第一振荡NM0S晶体管W1的漏极相连；2 个开关电阻中的一个开关电阻的一端连接开关NM0S晶体管的源极，另一端电性接地；2个 开关电阻中的另一个开关电阻的一端连接开关NM0S晶体管的漏极，另一端电性接地。可变 电容支路包括第一可变电容Cvl和第二可变电容02 ;第一可变电容Cvl和第二可变电容 02串联后，其一端与第二振荡PM0S晶体管PM2和第二振荡NMOS晶体管匪2的漏极相连， 另一端与第一振荡PM0S晶体管PM1和第一振荡NMOS晶体管匪1的漏极相连；第一可变电 容Cvl和第二可变电容Cv2的相连端与调谐电压Vtune相连。
[0009] 每个输出驱动电路均包括1个驱动NMOS晶体管、1个驱动PM0S晶体管、2个驱动 电容和1个驱动电阻；驱动PM0S晶体管的源极接电源；驱动NMOS晶体管的源极电性接地； 驱动NMOS晶体管和驱动PM0S晶体管的栅极相连后，经一驱动电容与振荡核心电路相连；驱 动NMOS晶体管和驱动PM0S晶体管的漏极相连后分为2路，一路经另一驱动电容后形成振 荡器本体的输出端，另一路接尾流阵列电路；驱动电阻的一端连接驱动NMOS晶体管和驱动 PM0S晶体管的漏极，另一端连接驱动NMOS晶体管和驱动PM0S晶体管的栅极。
[0010] 所述开关电容支路和尾流支路均为4条，其中4条开关电容支路的开关电容的容 值之比为1:2:4:8,这4条开关电容支路的开关电阻的阻值相等。
[0011] 本实用新型提出了一种可提高宽调谐范围的压控振荡器相位噪声性能的尾流源 结构，采用了随同开关电容接入变化的尾流源阵列，使压控振荡器在宽的调谐范围内都能 具有较好相位噪声性能；同时通过隔直电容从输出驱动漏极为主尾流管匪21、匪22的栅极 提供反馈偏置，减小了尾流管引入的闪烁噪声，进一步优化了相位噪声性能。
[0012] 与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：
[0013] 1、提出了一种新的带尾流反馈的尾流源阵列结构，该电路在不显著增加芯片面积 的情况下，在2GHz的宽调谐范围内，达到较好的相位噪声性能；
[0014] 2、将宽调谐范围分为16个连续的子频带，尾流阵列使每个子频带都工作在最佳 电流，提尚噪声性能。
【附图说明】
[0015] 图1是一种尾流反馈宽调谐压控振荡器的电路的结构图；
[0016] 图2是一种尾流反馈宽调谐压控振荡器的调谐曲线图。
【具体实施方式】
[0017] -种尾流反馈宽调谐压控振荡器，如图1所示，包括1个振荡核心电路，2个输出驱 动电路和1个尾流阵列电路。振荡核心电路的两端分别连接第一输出驱动电路和第二输出 驱动电路。第一输出驱动电路形成振荡器本体的一个输出端，第二输出驱动电路形成振荡 器本体的另一个输出端。尾流阵列电路的一端同时连接偏置电压Vb和第一输出驱动电路， 尾流阵列电路的另一端同时连接偏置电压Vb和第二输出驱动电路。
[0018] 上述振荡核心电路用于实现谐振频率的粗调与细调。振荡核心电路包括负阻振荡 单元、开关电容阵列单元、谐振电感ind、以及可变电容支路。
[0019] 负阻振荡单元包括交叉耦合的第一振荡NM0S晶体管匪1和第二振荡NM0S晶体 管NM2,以及第一振荡PM0S晶体管PM1和第二振荡PM0S晶体管PM2。第一振荡PM0S晶体 管PM1和第一振荡NM0S晶体管匪1的漏极相连后，连接第一输出驱动电路。第二振荡PM0S 晶体管PM2和第二振荡NM0S晶体管匪2的漏极相连后，连接第二输出驱动电路。第一振荡 PM0S晶体管PM1和第二振荡PM0S晶体管PM2的源极接电源。第一振荡NM0S晶体管NM1和 第二振荡NM0S晶体管匪2的源极接尾流阵列电路。
[0020] 谐振电感ind的一端与第二振荡PM0S晶体管PM2和第二振荡NM0S晶体管匪2的 漏极相连，另一端与第一振荡PM0S晶体管PM1和第一振荡NM0S晶体管匪1的漏极相连。
[0021] 开关电容阵列单元包括若干条并联的开关电容支路，每一条开关电容支路均包括 开关NM0S晶体管、2个容值相等的开关电容和2个阻值相等的开关电阻。开关NM0S晶体管 的栅极连接相应的控制电压a、b、c或d。2个开关电容中的一个开关电容的一端连接开关 NM0S晶体管的源极，另一端与第二振荡PM0S晶体管PM2和第二振荡NM0S晶体管匪2的漏 极相连。2个开关电容中的另一个开关电容的一端连接开关NM0S晶体管的漏极，另一端与 第一振荡PM0S晶体管PM1和第一振荡NM0S晶体管匪1的漏极相连。2个开关电阻中的一 个开关电阻的一端连接开关NM0S晶体管的源极，另一端电性接地。2个开关电阻中的另一 个开关电阻的一端连接开关NM0S晶体管的漏极，另一端电性接地。在本实用新型中，一个 开关电容阵列单元包括4条开关电容支路，这4条开关电容支路的开关电容的容值之比为 1:2:4:8,这4条开关电容支路的开关电阻的阻值相等。开关电容阵列单元与谐振电感ind 并联，并按照指定的规律（控制电压a、b、c或d)改变自身电容值，以对振荡核心电路的谐 振频率进行粗调