一种改善频率温漂特性的振荡器电路结构的制作方法

本发明涉及振荡器领域，特别涉及一种改善频率温漂特性的振荡器电路结构。

背景技术：

振荡器可以将直流电能转为具有一定频率的交流电能，用于产生通信系统中的射频以及微波信号源。其输出特性中一项重要指标为频率的稳定性。温度特性的变化是导致其产生频率漂移的重要影响因素(评价指标：hz/℃)。电容三端式振荡器(colpitts振荡器)是实现振荡器的一种常见结构，如图1所示，为传统colpitts振荡器结构的原理图，包括晶体管q，所述晶体管q的集电极c连接偏置电压vcc，基极b与发射极e通过电容c1连接，发射极e分别通过恒流源i、电容c2接地，基极b通过电感l接地。传统colpitts振荡器温漂特性主要来源于电源的温度变化特性(如压控振荡器的控制电压)以及晶体管结电容温度变化特性。晶体管q存在bc结电容、be结间电容以及ce结间电容，根据半导体物理知识，pn结的电容值对温度非常敏感，因此，传统colpitts结构振荡器对温度较敏感，频率的温漂特性较严重。

如图2所示，在传统colpitts振荡器结构的电感l与晶体管q的基极b之间引入电容c3，对colpitts振荡结构进行改善，使用极大的电容参数c1，c2并采用相对极小电容c3，即同时满足c1>>cbe，c2>>cce，c1、c2>>c3。分析易得到：极大值c1与极小值cbe并联，结果等效为c1值。同理可分析c2作用。cbc则按照密勒定理，可等效到be与ce端，在c1,c2取极大值的情况下亦可忽略，极小值c3再与c1、c2串联时等效为c3，最终：

反馈系数

振荡频率：

振荡频率的稳定性相对较好；

但是，图2这种类型结构要求c1,c2>>c3(至少相差1～2个量级)，在根据所需频率选定c3后，所需的极大电容值的c1,c2所占版图面积较大，增加了成本。

因此，为进一步改善振荡器的性能，应抑制其频率的温漂现象，电路结构的改善抑制结电容温度变化对输出频率的影响具有重要意义。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种改善频率温漂特性的振荡器电路结构，进一步改善振荡器的性能，抑制其频率的温漂现象的同时，降低成本。

本发明的技术方案是：

一种改善频率温漂特性的振荡器电路结构，包括晶体管q，所述晶体管q的集电极c连接偏置电压vcc，基极b与发射极e通过电容c1连接，发射极e分别通过恒流源i、电容c2接地，基极b通过依次串联的电容c3、电感l接地；所述晶体管q的基极b与集电极c之间通过补偿电容cco连接。

优选的，所述晶体管q的发射极e连接有耦合电容cc，耦合电容cc另一端作为振荡器信号输出端。

优选的，所述补偿电容cco的容值为晶体管q的集电结寄生电容cbc的10倍以上。

优选的，所述电容c1、c2、c3与补偿电容cco的容值为同一量级。

优选的，所述电感l两端并联有可调电容c4。

本发明的优点是：

1.本发明通过增加补偿电容cco,在相对较小的c1,c2条件下，通过选择合适大小的电容cco，c1,c2，c3，可同样获得所需的输出频率，并大大节省版图面积，且以高效的方式抑制了温漂特性。

2.本发明直接通过补偿电容cco抑制bc结电容温漂特性与间接通过c1、c2抑制温漂特性相比，可以更高效的达到改善效果。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为传统的colpitts振荡器结构的原理图；

图2为引入电容c3的colpitts振荡器结构的原理图；

图3为本发明改善频率温漂特性的振荡器电路结构原理图；

图4为本发明振荡器电路包含寄生结电容在内的等效图；

图5为本发明改善的西勒振荡结构原理图。

具体实施方式

如图3所示，本发明的改善频率温漂特性的振荡器电路结构，除了如图2所示的包括晶体管q，所述晶体管q的集电极c连接偏置电压vcc，基极b与发射极e通过电容c1连接，发射极e分别通过恒流源i、电容c2接地，基极b通过依次串联的电容c3、电感l接地；所述晶体管q的发射极e连接有耦合电容cc，耦合电容cc另一端作为振荡器信号输出端。图3中所述晶体管q的基极b与集电极c之间还通过补偿电容cco连接，用于抑制温漂带来的影响，需满足cco>>集电结寄生电容cbc，可取10倍左右数值大小。

如图4所示，为本发明振荡器电路包含寄生结电容在内的的等效图。cbc,cbe以及cce分别为bc结电容、be结间电容以及ce结间电容。增加补偿电容cco,在相对较小的c1,c2条件下，通过选择同样量级的电容cco、c1、c2、c3，可同样获得所需的输出频率，并大大节省版图面积，且以高效的方式抑制了温漂特性。

在此新结构中，振荡频率f0＝f(cco,c1,c2,c3,l)，电容c1、c2共同参与决定输出频率。此时补偿电容cco的容值为晶体管q的集电结寄生电容cbc的10倍以上即可，c1>>cbe，c2>>cce，与clapp原理类似，cco有效抑制了cbc温漂的影响，即此时bc结之间电容温漂造成的影响按比例缩小。

因为bc结电容温漂的影响按照密勒效应，等效到be端的电容约为主通路的增益大小倍数，对振荡器整体回路造成进一步影响，因此，直接通过cco抑制bc结电容温漂特性与间接通过c1抑制温漂特性相比，可以更高效的达到改善效果。本方案直接通过补偿电容cco抑制bc结电容温漂特性与间接通过c1抑制温漂特性相比，可以更高效的达到改善效果。

上述方案虽然是针对clapp振荡器结构提出，对于西勒seiler振荡器结构同样适用，如图5所示，西勒seiler振荡器的电感l两端并联有可调电容c4。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。