专利名称：一种可编程负阻电路结构的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及负阻电路结构，尤其指一种可编程的负阻电路结构。
背景技术：
由于CMOS LC_VC0具有较好的相位噪声性能而被广泛地应用在CMOS收发机或数据通信中，它主要由LC谐振回路和负阻电路构成。振荡器中的负阻电路主要用于补偿LC谐振回路中的能量损失。根据设计实现方式不同，有N-Core、P-Core和NP-Core等。由于N-Core或P-Core在结构上不具有对称性，振荡波形对称性较差，使得其相位噪声性能不理想。NP-Core结构则由于结构对称性好，提高振荡波形的对称性，减小器件引起的Ι/f噪声 上跳变到载波附近的噪声。同时，该结构采用更小的电流来补偿电容和电感的损耗，从而减小电路的功耗。对于无尾电流源的NP-Core结构，其消除了尾电流源Ι/f噪声的影响，同时增大了 VCO输出摆幅。
图I给出了一种交叉耦合互补无尾电流源负阻电路结构，其中丽I、丽2与MP1、MP2交叉耦合构成互补结构的负阻放大器，产生的负阻分别为_2/Gw、-2/Gmp，即总的负阻R1可以表示为
-2
R1 =--—(I)
Gmn + Gmp
由于该结构支路电流变化范围有限，使得其提供的负阻范围较小，不能实现宽范围感值的lc_vco结构的需求。
发明内容
本发明要解决的问题在于针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可编程负阻电路结构。
为实现上述技术问题，本发明提出的解决方案为一种可编程负阻电路结构，其特征在于所述的交叉耦合无尾电流源互补负阻电路包括两个P型晶体管MPl和MP2，两个N型晶体管丽I和丽2，晶体管MPl的栅极和晶体管丽I的栅极互连接到输出端0UTBAR，晶体管MPl的漏极和晶体管丽I的漏极互连接到输出端OUT，晶体管MPl的源极接电源，晶体管丽I的源极接地线，晶体管MP2的栅极和晶体管丽2的栅极互连接到输出端OUT，晶体管MP2的漏极和晶体管丽2的漏极互连接到输出端0UTBAR，晶体管MP2的源极接电源，晶体管丽2的源极接到地线。
作为本发明的进一步改进，所述的电流源包括左右两条支路上的电流源，左支路的电流源一端接电源，一端接晶体管MN5的漏极，晶体管MN5的栅极与漏极短接，源极接地，右支路的电流源一端接电源，一端接晶体管MN6的漏极，晶体管MN6的栅极与漏极短接，源极接地。
所述的可编程电流镜包括左右两个部分，其中左半部分的晶体管丽3_ I，丽3_2----丽3_n的栅极接晶体管丽5的栅极,漏极分别通过开关sw_l、sw_2.....sw_n连接到输出端OUT，源极均接地，右边部分的晶体管MN4_1，MN4_2……MN4_n的栅极接晶体管
MN6的栅极,漏极分别通过开关sw_l、sw_2.....sw_n连接到输出端0UTBAR,源极均接地。
所述的可编程电流镜中的MN3_1、MN3_2.....MN4_n以及MN4_1、MN4_2.....MN4_n的尺
寸相同，且与晶体管丽5和晶体管MN6尺寸相同。
与现有技术相比，本发明的优点在于
1、负阻大小可调范围大。与传统负阻结构相比，本发明的负阻结构引入了可编程开关电路调节交叉耦合无尾电流源两条支路的电流，扩大了负阻可调范围。
2、实现反馈系统进行负阻调节。与传统负阻结构相比，本发明的负阻结构可以引入振荡波形相关信息作为反馈信号进行负阻调节。
3、增加了LC_VC0的设计灵活性。与传统负阻结构相比，本发明的负阻结构能够适应不同LC谐振器的对负阻需求，提高LC_VC0的设计灵活性。
图I足传统交叉耦合互补无尾电流源负阻电路结构示意 图2是本发明可编程负阻电路结构示意具体实施例方式以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
针对传统交叉耦合互补无尾电流源负阻电路结构存在的缺陷，设计人员提出了一种可编程的负阻电路结构(图2所示)。该负阻电路结构主要由交叉耦合无尾电流源互补负阻模块、电流源和可编程电流镜组成，连接在电源和地线之间，其特征在于所述的交叉耦合无尾电流源互补负阻电路包括两个P型晶体管MPl和MP2，两个N型晶体管丽I和丽2，晶体管MPl的栅极和晶体管丽I的栅极互连接到输出端0UTBAR，晶体管MPl的漏极和晶体管丽I的漏极互连接到输出端0UT，晶体管MPl的源极接电源，晶体管丽I的源极接地线，晶体管MP2的栅极和晶体管丽2的栅极互连接到输出端0UT，晶体管MP2的漏极和晶体管丽2的漏极互连接到输出端0UTBAR，晶体管MP2的源极接电源，晶体管丽2的源极接到地线。
作为本发明的进一步改进，所述的电流源包括左右两条支路上的电流源，左支路的电流源一端接电源，一端接晶体管MN5的漏极，晶体管MN5的栅极与漏极短接，源极接地，右支路的电流源一端接电源，一端接晶体管MN6的漏极，晶体管MN6的栅极与漏极短接，源极接地。
所述的可编程电流镜包括左右两个部分，其中左半部分的晶体管丽3_ I，
丽3_2----丽3_n的栅极接晶体管丽5的栅极,漏极分别通过开关sw_l、sw_2.....sw_n连
接到输出端0UT，源极均接地，右边部分的晶体管MN4_1，MN4_2……MN4_n的栅极接晶体管
MN6的栅极,漏极分别通过开关sw_l、sw_2.....sw_n连接到输出端0UTBAR,源极均接地。
对于图2给出了可编程负阻电路结构，假设开关个数为N，则其所对应的负阻R2可以表示为
R2=Ir0W-^-
^jMN + ^jMP
(2)基于上式可以看出，当N取不同的值时，R2的取值不一样。同样也可以通过调制Ibias的大小来实现负阻取值的调节。
综上所述，改进型的负阻结构，增加了负阻的调节范围，增加了不同谐振器的LC_VCO的设计灵活性。
工作原理当某个开关控制信号sw_n为高电平时，其对应的两个电流镜被连接到交叉耦合无尾电流源的负阻电路中，此时等效负阻取值增大，提高了 LC振荡器的起振能力。当所有开关控制信号均为高电平时，等效负阻取值最大，此时起振能力最大；当所有开关控制信号均为低电平时，等效负阻取值最小，此时起振能力最弱。因此，本发明的可编程负阻结构可以实现不同LC谐振器的LC_VCO设计，大大提高了 LC振荡器的设计灵活性。
权利要求
1.一种可编程负阻电路结构，其特征在于由交叉耦合无尾电流源互补负阻模块、电流源和可编程电流镜组成，连接在电源和地线之间。
2.根据权利要求I所述的可编程负阻电路，其特征在于所述的交叉耦合无尾电流源互补负阻电路包括两个P型晶体管MPl和MP2，两个N型晶体管丽I和丽2，晶体管MPl的栅极和晶体管丽I的栅极互连接到输出端0UTBAR，晶体管MPl的漏极和晶体管丽I的漏极互连接到输出端0UT，晶体管MPl的源极接电源，晶体管丽I的源极接地线，晶体管MP2的栅极和晶体管丽2的栅极互连接到输出端0UT，晶体管MP2的漏极和晶体管丽2的漏极互连接到输出端0UTBAR，晶体管MP2的源极接电源，晶体管丽2的源极接到地线。
3.根据权利要求I所述的可编程负阻电路，其特征在于所述的电流源包括左右两条支路上的电流源，左支路的电流源一端接电源，一端接晶体管MN5的漏极，晶体管MN5的栅极与漏极短接，源极接地，右支路的电流源一端接电源，一端接晶体管MN6的漏极，晶体管MN6 的栅极与漏极短接，源极接地。
4.根据权利要求I所述的可编程负阻电路，其特征在于所述的可编程电流镜包括左右两个部分，其中左半部分的晶体管丽3_1，丽3_2···.丽3_n的栅极接晶体管丽5的栅极，漏极分别通过开关sw_l、sw_2···. . sw_n连接到输出端OUT,源极均接地,右边部分的晶体管 MN4_1,MN4_2···. . MN4_n的栅极接晶体管MN6的栅极,漏极分别通过开关sw_l、sw_2···. . sw_ η连接到输出端0UTBAR，源极均接地。
5.根据权利要求I所述的可编程负阻电路，其特征在于所述的可编程电流镜中的 ΜΝ3_1、ΜΝ3_2···. . ΜΝ4_η 以及 ΜΝ4_1、ΜΝ4_2···. . ΜΝ4_η 的尺寸相同，且与晶体管 ΜΝ5 和晶体管ΜΝ6尺寸相同。
全文摘要
本发明公开了一种可编程负阻电路结构，所述负阻电路包括交叉耦合无尾电流源互补负阻模块、电流源和可编程电流镜。同一个开关控制的左右两个电流镜，分别调制差分负阻两条支路的电流大小，实现负阻大小的调节。通过可编程控制多组开关，实现对负阻大小宽范围的调节。本发明具有负阻大小调节范围宽，提高了不同LC谐振器的设计灵活性。
文档编号H03B5/18GK102931919SQ20121043365
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者郭斌 申请人:长沙景嘉微电子股份有限公司