专利名称：压控振荡器的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种振荡器，且特别是有关于一种使用负电阻技术的宽频带压控 振荡器。
背景技术：
近几年因为无线通讯的发达，使得集成电路的制造技术在短时间内有相当大的变 动，特别是应用在射频(RF)接收和发送端的电路为最。随着制程技术的进步，目前集成电 路于十亿赫兹(Giga Hertz)的频率应用范围越来越广泛，甚至趋向更高的工作频率来发 展，使得在接收和发送端的电路设计会更加困难，但也更具有挑战性。压控振荡器(voltage controlled oscillator,VC0)在前端射频电路是具有相当重要的地位，主要是用于频率合 成器，用来提供射频系统中，一个稳定且可调变的参考频率。在集成电路设计中，常常使用负电阻(negative resistance)架构来设计电感电 容共振式的压控振荡器，以可变电容的方式来改变其频率上的变化。其电感电容组态的振
荡频率Q的方程式为Tose。由此方程式归纳出只有电感L和电容C可被变
化来调谐振荡频率4%。
图1是说明使用负电阻电路的传统压控振荡器100。晶体管Mnl与 Mn2构成负电阻电路。图1中Cv表示可变电容，Ctl表示非可变电容，而Cp表示寄生电容。利 用电感和电容相互共振，如此电感与电容(Varactor)可以作为此电路的起振频率。其振荡
频率fosc的方程式为
权利要求
1.一种压控振荡器，其特征在于，包括第一压控电流源，其具有控制端与电流端，其中该控制端接收控制电压；第一负电阻电路，具有第一电流路径与第二电流路径，其中所述第一与第二电流路径 的第一端耦接至该第一压控电流源的电流端；第一变压器，具有一次侧与二次侧，其中该第一变压器的一次侧耦接至该第一负电阻 电路中第一电流路径的第二端，而该第一变压器的二次侧作为该压控振荡器的第一输出 端；第二变压器，具有一次侧与二次侧，其中该第二变压器的一次侧耦接至该第一负电阻 电路中第二电流路径的第二端，而该第二变压器的二次侧作为该压控振荡器的第二输出 端；第一晶体管，其第一端耦接至该第一变压器的二次侧，而该第一晶体管的控制端耦接 至该第一变压器的一次侧；第二晶体管，其第一端耦接至该第二变压器的二次侧，而该第二晶体管的控制端耦接 至该第二变压器的一次侧。
2.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，该第一变压器中所述一次侧的二 端分别耦接至该第一电流路径的第二端以及第一电压，该第一变压器中所述二次侧的二端 分别耦接至该第一晶体管的第一端以及该第一电压，该第二变压器中所述一次侧的二端分 别耦接至该第二电流路径的第二端以及该第一电压，而该第二变压器中所述二次侧的二端 分别耦接至该第二晶体管的第一端以及该第一电压。
3.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，该第一晶体管与该第二晶体管的 第二端耦接至第二电压。
4.根据权利要求3所述的压控振荡器，其特征在于，该第一电压为系统电压，而该第二 电压为接地电压。
5.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，该第一负电阻电路包括第三晶体管，其第一端与第二端分别作为该第一电流路径的第一端与第二端；第四晶体管，其第一端与第二端分别作为该第二电流路径的第一端与第二端，其中该 第四晶体管的第二端与控制端分别耦接至该第三晶体管的控制端与第二端。
6.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，该第一压控电流源包括一第五晶 体管，其第一端与控制端分别作为该第一压控电流源的电流端与控制端，而该第五晶体管 的第二端耦接至第二电压。
7.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，更包括第二压控电流源，其具有控制端与电流端，其中该控制端接收第二控制电压，而该第二 压控电流源的电流端耦接至该第一压控电流源的电流端；偏压产生单元，耦接至所述第一与第二压控电流源的控制端，用以提供该控制电压与 该第二控制电压。
8.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，更包括第二压控电流源，其具有控制端与电流端，其中该控制端接收第二控制电压；第二负电阻电路，具有第一电流路径与第二电流路径，其中该第二负电阻电路中第一 与第二电流路径的第一端耦接至该第二压控电流源的电流端，而该第二负电阻电路中第一与第二电流路径的第二端分别耦接至该第一变压器与该第二变压器的一次侧；偏压产生单元，耦接至所述第一与第二压控电流源的控制端，用以提供该控制电压与 该第二控制电压。
9.根据权利要求8所述的压控振荡器，其特征在于，该偏压产生单元包括 第一电流源；第六晶体管，其第一端与第二端分别耦接至该第一电流源与第一电压，而该第六晶体 管的控制端接收该控制电压； 第二电流源；第七晶体管，其第一端与第二端分别耦接至该第二电流源与第二电压，而该第七晶体 管的控制端接收该控制信号。
10.根据权利要求9所述的压控振荡器，其特征在于，该偏压产生单元更包括分压器， 其二端分别耦接至该第六晶体管与该第七晶体管的第一端。
11.一种压控振荡器，其特征在于，包括第一压控电流源，其具有控制端与电流端，其中该控制端接收控制电压； 负电阻电路，具有第一电流路径与第二电流路径，其中所述第一与第二电流路径的第 一端稱接至第二电压；第一变压器，具有一次侧与二次侧，其中该第一变压器的一次侧耦接至该负电阻电路 中第一电流路径的第二端，而该第一变压器的二次侧作为该压控振荡器的第一输出端；第二变压器，具有一次侧与二次侧，其中该第二变压器的一次侧耦接至该负电阻电路 中第二电流路径的第二端，而该第二变压器的二次侧作为该压控振荡器的第二输出端；第一晶体管，其第一端耦接至该第一变压器的二次侧，该第一晶体管的第二端耦接至 该第一压控电流源的电流端，而该第一晶体管的控制端耦接至该第一变压器的一次侧；第二晶体管，其第一端耦接至该第二变压器的二次侧，该第二晶体管的第二端耦接至 该第一压控电流源的电流端，而该第二晶体管的控制端耦接至该第二变压器的一次侧。
12.根据权利要求11所述的压控振荡器，其特征在于，该第一变压器中所述一次侧的 二端分别耦接至该第一电流路径的第二端以及第一电压，该第一变压器中所述二次侧的二 端分别耦接至该第一晶体管的第一端以及该第一电压，该第二变压器中所述一次侧的二端 分别耦接至该第二电流路径的第二端以及该第一电压，而该第二变压器中所述二次侧的二 端分别耦接至该第二晶体管的第一端以及该第一电压。
13.根据权利要求12所述的压控振荡器，其特征在于，该第一电压为系统电压，而该第 二电压为接地电压。
14.根据权利要求11所述的压控振荡器，其特征在于，更包括定电流源，其中该定电流 源耦接于该负电阻电路中所述第一与第二电流路径的第一端与该第二电压之间。
15.根据权利要求11所述的压控振荡器，其特征在于，该负电阻电路包括 第三晶体管，其第一端与第二端分别作为该第一电流路径的第一端与第二端；第四晶体管，其第一端与第二端分别作为该第二电流路径的第一端与第二端，其中该 第四晶体管的第二端与控制端分别耦接至该第三晶体管的控制端与第二端。
16.根据权利要求11所述的压控振荡器，其特征在于，该第一压控电流源包括第五晶 体管，其第一端与控制端分别作为该第一压控电流源的电流端与控制端，而该第五晶体管的第二端耦接至该第二电压。
17.根据权利要求11所述的压控振荡器，其特征在于，更包括第二压控电流源，其具有控制端与电流端，其中该控制端接收一第二控制电压，而该第 二压控电流源的电流端耦接至该第一压控电流源的电流端；偏压产生单元，耦接至所述第一与第二压控电流源的控制端，用以提供该控制电压与 该第二控制电压。
18.根据权利要求17所述的压控振荡器，其特征在于，该偏压产生单元包括 第一电流源；第六晶体管，其第一端与第二端分别耦接至该第一电流源与第一电压，而该第六晶体 管的控制端接收一控制信号； 第二电流源；第七晶体管，其第一端与第二端分别耦接至该第二电流源与第二电压，而该第七晶体 管的控制端接收该控制信号。
19.根据权利要求18所述的压控振荡器，其特征在于，该偏压产生单元更包括分压器， 其二端分别耦接至该第六晶体管与该第七晶体管的第一端。
全文摘要
本发明公开了一种压控振荡器，包括压控电流源、负电阻电路、第一变压器、第二变压器、第一晶体管以及第二晶体管。压控电流源的控制端接收控制电压。负电阻电路中第一与第二电流路径的第一端耦接至压控电流源的电流端。第一与第二变压器的一次侧分别耦接至负电阻电路中第一与第二电流路径的第二端。第一与第二变压器的二次侧分别作为压控振荡器的第一与第二输出端。第一与第二晶体管的第一端分别耦接至第一与第二变压器的二次侧。第一与第二晶体管的控制端分别耦接至第一与第二变压器的一次侧。
文档编号H03B7/06GK101997485SQ200910166420
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月12日 优先权日2009年8月12日
发明者张智翔, 杨清渊, 林荣茂 申请人:财团法人工业技术研究院