专利名称：一带有隔离放大器的积分高频振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种积分高频环形振荡器，包括至少两个串联滤波器，每个滤波器均有一滤波器输出耦合至一负载。
本发明还涉及一通信设备，例如，一卫星接收机前端或广播设备，一频率转换器，诸如一光学传输前端的一传输设备，包括一积分高频振荡器的通信设备，其中积分高频振荡器包括至少两个串联滤波器，每个滤波器均有一滤波器输出耦合至一负载。
背景技术：
WO95/01671(US-A-5,949,295)公开了一积分高频振荡器。现有的振荡器均为一完全单片集成的可控环形振荡器，包括以微分放大器形式出现的频率相关滤波器级，此微分放大器包括由作用在一普通集极电路的晶体管构成的有效负载。每个有效负载是一伴有寄生和互联电容以及可能集总/内部附加电容的电感，此电感形成环形振荡器的频率相关元件。另外，可实现在滤波器级用于调谐带通滤波器的中心频率的适当电压和电流源。在此，积分滤波器输出信号分别从微分放大器晶体管的基端和集端分接。
现有高频振荡器的不足在于当若干负载接入时启动一振荡以及特别是将振荡保持在振荡器的调频频率而实质不影响振荡频率是不可能或至少不可能足够精确。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一积分高频环形振荡器，尤其当一些电路电子加载时，此积分高频环形放大器可有效输出稳定的频率和振幅。
另外，依据本发明积分高频环形振荡器的特征在于，其两个滤波器每个至少包括一耦合至负载的隔离放大器。
依据本发明的积分高频环形振荡器的一个优点是隔离放大器作为一缓冲器将振荡器一负载与振荡器芯或振荡敏感部分本身隔离。实际上这意味着振荡器的输出频率和积分输出振幅受振荡器负载的影响小一些。结果是振荡器能够在一更高和更低的频率上振荡。而且，本发明甚至可能完全去除一集总/内部附加电容，这样，通常为实现振荡器采用的半导体的寄生集成电容，即互联电容和设备寄生仅仅为用在其中的电容。根据本发明，以上可减少在实现振荡器中如前所述的附加电容。而且，由于调频几乎不受振荡器输出的负载电路影响，调频不再受限，可更有效而精确。
根据本发明的积分高频环形振荡器的一实施例特征在于隔离放大器包括一易于集成的半导体电路。
根据本发明的积分高频环形振荡器的又一实施例特征在于半导体电路配备一感抗。
此实施例的优点是形成隔离放大器的相同半导体能同时用于实现电感阻抗。这样，半导体电路执行双重功能，进一步减少集成元件的数量。
根据本发明的积分高频环形振荡器的一易于集成实现的特征在于滤波器包括跨导电路。
根据本发明的积分高频环形振荡器的还一实施例特征在于滤波器配备普通微分双极，CMOS和/或NMOS半导体。
根据本发明的积分高频环形振荡器的又一特殊实施例特征在于负载为一积分负载。如果输出不相加，负载为一积分负载。
目前，根据本发明的积分高频环形振荡器和通信设备将参考附图进一步阐明它们其它的一些优点，图中类似元件参考由同样标号表示的元件。附图中图1显示现有技术中积分高频环形振荡器的一主要结构；图2显示根据本发明的积分高频环形振荡器的第一实施例；图3显示图2中的振荡器的一所谓行为模式；图4-6显示根据本发明的积分高频环形振荡器的第二、三和四实施例。
具体实施例方式
图1显示一积分高频环形振荡器1的一主要结构。振荡器1具有控制输入，尤其分别用于控制由负载ZI和ZQ加载的积分振荡器输出信号VI和VQ的频率和振幅的电流控制输入Itune和Ilevel。如果输出信号VI和VQ相加，负载将是一个非积分负载。在将被描述的情形时，负载为积分负载，然而负载很容易被相加形成一非积分负载。此振荡器提供GHz频率范围的输出信号应用于通信设备，例如高频(HF)接收器，用于诸如卫星、发送机、接收机、振荡器、电话、传输设备，例如光接口尤其是数字光传输设备，以及传输至或加载于诸如混合器，相位检测器，分配器，前端电路，时钟恢复电路，频率转换电路等等。在专业以及用户市场有一明显趋势在一有限芯片区域低功耗、低价和更高的振荡输出频率。积分高频环形振荡器的负载和耦合输出信号，振荡器输出幅度、调频和稳定性是否足够成为问题所在。
图2所示为一完全集成积分高频环形振荡器1，包括两个滤波器2和3串联的相同积分微分部分。每部分包括一地耦合于分别用于微分半导体对T1，T2和T3，T4的尾电流源Ilevel。主电流路径，即半导体T1-T4每个的集极发射器路径，包括普通集极(发射器追随者)半导体T5-T8。耦合在每个半导体T5-T8的基极和电源终端Vcc之间的基极阻抗Rtune能调谐在T5-T8集极的振荡器输出信号VI和VQ的频率。集极电阻Rc耦合在T5-T8集极和电源终端Vcc之间。由半导体T5-T8的集极输出。这样，半导体T5-T8隔离了来自振荡器半导体T1-T4的敏感振荡主流路径的积分输出。每部分2，3提供一90度的相位反转并且从第二滤波器部分3至第一滤波器部分2的反馈路径实现一倒置，所以为产生GHZ振荡输出信号，环形振荡器1总体提供一360度相位反转。当前积分振荡器1的更基本功能和计算细节被引用文件US-A-5,949,295揭露。
图3所示为图2的振荡器的所谓行为模式的一基础。框图中gm为电流Ilevel输入和VI、VQ输出的跨导。-1表示一180度的相位反转。在滤波器输出O1和O2的R代表一滤波器部分的欧姆损耗，C代表图2中的电容C，包括图2的半导体的寄生电容，L代表模拟可控半导体T5和T6，T7和T8的电感。此图显示来自滤波器输出O1和O2的振荡器输出信号VI和VQ，被缓冲且与敏感振荡器芯隔离，其中GHz振荡器信号被产生。在积分负载Rc＝50Ω，Rtune＝5KΩ，Ilevel＝4mA的条件下，采用一30GHz晶体管转变频率处理，当一模拟缓冲输出电压峰值为115mv时，振荡器模拟输出频率是14.777GHz。
图4显示一积分高频环形振荡器1的第二实施例，其中Rtune固定在Rbase中且输出频率电压调谐由一如图所示的串联的变容二极管V1、V2和V3、V4的反向连接实现，耦合于半导体T1-T4的主流路径。通过半导体T5-T8，在VI和VQ的积分输出与振荡器1的振荡敏感部分隔离。
图5显示一积分高频环形振荡器1的第三实施例，其中依靠耦合在半导体T1-T4的主流路径和电源供应线Vcc之间的电流源Itune产生调频。在VI和VQ的积分输出又通过半导体T5-T8与振荡器1的振荡敏感部分隔离。
图6显示一积分高频环形振荡器1的最佳第四实施例，其中取代T1和T5、T2和T6、T3和T7、T4和T8串联，如先前实施例所公开半导体不再串联，而是AC通过集成附加电容Cac耦合至敏感振荡器芯。由于AC耦合，此实施例有一扩大调频范围。另外，除了具有与以上所述的相同的优点外，在Vcc电压中有一节省电压大约Vbe-(Ilevel*Rload/2)的低电压配置。另外，因为除Rbase和电容C可随意变化外，采用耦合在T5-T8发射极和地之间的Itune使得振荡频率可变化，所以此第四实施例可能附加调频。此结构有一Itune至地的附加耦合，因此比以上其他实施例电流有更少的影响。
半导体T1-T8可以是集成微分双极，CMOS和/或NMOS半导体。当有一些如上所述的隔离放大器时，在微分或非微分形式下，在其他可能实际积分高频环形振荡器1的实施例中有可能实现多于两个滤波器部分2和3串联。
权利要求
1.一积分高频环形振荡器(1)包括至少两个串联滤波器(2，3)，每个滤波器包括一耦合至一负载(ZI，ZQ)的滤波器输出(O1，O2)，其特征在于两个滤波器至少包括耦合在滤波器输出(O1，O2)和负载(ZI，ZQ)之间的一隔离放大器(T5-T8)。
2.根据权利要求1所述的积分高频环形振荡器(1)，其特征在于此隔离放大器包括一半导体电路(T5-T8)。
3.根据权利要求1或2所述的积分高频环形振荡器(1)，其特征在于半导体电路(T5-T8)配备一感抗(L)。
4.根据权利要求1-3之一所述的积分高频环形振荡器(1)，其特征在于滤波器(2，3)包括跨导电路(gm)。
5.根据权利要求1-4之一所述的积分高频环形振荡器(1)，其特征在于滤波器(2，3)配备微分双极，CMOS和/或NMOS半导体(T1-T8)。
6.根据权利要求1-5之一所述的积分高频环形振荡器(1)，其特征在于负载为一积分负载(ZI，ZQ)。
7.一通信设备，如一卫星前端接收机或广播设备，一频率—转换器，一诸如一光学传输前端的传输设备，此通信设备包括一根据权利要求1-6之一所述的积分高频环形振荡器(1)，包括至少两个串联滤波器(2，3)，每个滤波器包括一耦合至一负载(ZI，ZQ)的滤波器输出(O1，O2)，其特征在于两个滤波器每个包括耦合在滤波器输出(O1，O2)和负载(ZI，ZQ)之间的一隔离放大器(T1-T4)。
全文摘要
本发明公开了一种积分高频环形振荡器(1),包括至少两个串联滤波器(2,3),每个滤波器包括一耦合至一积分负载(ZI,ZQ)的滤波器输出(O1,O2),滤波器(2,3)中每一个包括一耦合在滤波器输出(O1,O2)和积分负载(ZI,ZQ)之间的隔离放大器(T5－T8)。隔离放大器在振荡在GHz范围的振荡芯与积分负载之间形成一缓冲,因此输出频率和振幅受负载影响小一些。
文档编号H03K3/282GK1383606SQ01801785
公开日2002年12月4日 申请日期2001年6月19日 优先权日2000年6月26日
发明者J·D·范德唐, W·G·卡斯佩科维茨 申请人:皇家菲利浦电子有限公司