一种LC型压控振荡器的制作方法

本发明涉及一种lc型压控振荡器，涉及集成电路设计。

背景技术：

1、压控振荡器(voltage-controlled oscillator，简称vco)是一种能将直流信号转换为周期性交流输出信号的电路，是锁相环中的关键模块。一般应用于卫星通信、雷达通信等领域中各类无线收发机的锁相环中。随着社会的发展，信息交换量与日俱增，无线通信技术快速发展对无线收发机的锁相环中性能要求越来越高，振荡器在锁相环中起着提供其本振信号或者式中信号的作用，其性能直接影响着整个锁相环的整体性能，比如振荡器的频率输出范围影响着整体锁相环的输出范围，其相位噪声性能则决定了频综的带外噪声，因此在锁相环的设计中，振荡器的研究与设计起着重要的作用。

2、现有技术中，压控振荡器是一种输出频率与输入控制电压之间存在对应关系的振荡电路，其输出频率是输入控制电压的函数。振荡器(oscillator)是指在没有外部信号激励下，自身就能够将直流电能转换成周期性交流信号的电路。若振荡器的工作状态、振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，该振荡器就构成一个压控振荡器。压控振荡器的类型包括lc压控振荡器、rc压控振荡器、晶体压控振荡器。压控振荡器的主要技术要求包括频率稳定度好、控制灵敏度高、调频范围宽、频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。其中，晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄；rc压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽；而lc压控振荡器的性能居于二者之间。

3、现有压控振荡器振荡(vco)频率低，覆盖频率较窄且相位噪声差，如何拓宽vco的覆盖频率，降低其相位噪声，提高其校准精度和速度是当前压控振荡器的设计难点和重点。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，拓宽了压控振荡器的覆盖范围，降低了压控振荡器的相位噪声，提高其锁定速度和精度。

2、本发明目的通过以下技术方案予以实现：

3、一种lc型压控振荡器，包括lc谐振回路、尾电流源、输出缓冲器；

4、lc谐振回路通过电容阵列进而控制压控振荡器的谐振频率；尾电流源电路通过电阻开关阵列控制电流功耗和振幅的大小；输出缓冲器用于提高电路的输出驱动能力，改善信号的占空比；

5、所述lc谐振回路分别与所述尾电流源、输出缓冲器连接；

6、所述尾电流源分别与所述lc谐振回路、输出缓冲器连接；

7、所述输出缓冲器分别与所述lc谐振回路、尾电流源连接。

8、本发明一实施例中，lc谐振回路包括粗调电容阵列、细调电容阵列、一个电感，粗调节电容阵列和细调节电容阵列均用于和电感实现频率的振荡。

9、本发明一实施例中，当粗调节电容阵列中开关管打开时，压控振荡器的总电容增加，振荡频率降低，相应的输出电压信号幅度降低。

10、本发明一实施例中，电感采用高q值的差分电感。

11、本发明一实施例中，粗调节电容阵列采用二进制开关控制电容的打开与关闭。

12、本发明一实施例中，细调电容阵列采用可变电容实现。

13、本发明一实施例中，粗调节电容阵列包括m1、m2、m3、m4、m5共五个mos管，r1、r2两个电阻，c1、c2两个电容；c1一端连接输出outn，一端和m1、m2的s端以及r1的一端相连，m1、m2、m3的g端连接在一起通过a信号控制打开和关闭，m2的d端连地，m3的d端连地，c2的一端连接输出outp，一端和m1的d段、m3的s端、r2的一端相连，m4和m5的g端连在一起通过a信号的反控制，m4的d端连在r1的另一端，m4的s端和m5的s端连在一起，m5的d端连在r2的另一端。

14、本发明一实施例中，输出缓冲器包括m11、m12两个mos管，c11、c12、c13三个电容，r11、r12、r13、r14、r15五个电阻；m11的g端与c11的一端相连，其d端连接在vcc上，其s端和r11的一端以及von连在一起，c11的另一端和vin连在一起，m12的g端和c12的一端连在一起，m12的d端连接在vcc上，m12的s端和r12的一端以及vop连在一起，c12的另一端连在vip上，r11的另一端和r13的一端，c13的一端以及r12的另一端，r14的一端连在一起，r13的另一端连在gnd上，c13的另一端r14的另一端也连在gnd上。

15、本发明一实施例中，利用控制可编程尾电流源来控制压控振荡器的电流大小，进而来控制压控振荡器在振荡时信号的振幅。

16、本发明一实施例中，通过控制lc谐振回路的电容值的大小来控制振荡频率以拓宽带宽。

17、本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

18、本发明可以通过控制可编程尾电流源来控制压控振荡器的电流大小，进而来控制压控振荡器在振荡时信号的振幅；通过控制电容值得大小来控制振荡频率可以有效的拓宽带宽；通过提高振荡信号的振幅进而得到较好的相位噪声；并且可以保证在有较好相位噪声下降低整体的功耗。

技术特征：

1.一种lc型压控振荡器，其特征在于，包括lc谐振回路(101)、尾电流源(102)、输出缓冲器(103)；

2.根据权利要求1所述的lc型压控振荡器，其特征在于，lc谐振回路(101)包括粗调电容阵列、细调电容阵列、一个电感，粗调节电容阵列和细调节电容阵列均用于和电感实现频率的振荡。

3.根据权利要求2所述的lc型压控振荡器，其特征在于，当粗调节电容阵列中开关管打开时，压控振荡器的总电容增加，振荡频率降低，相应的输出电压信号幅度降低。

4.根据权利要求2所述的lc型压控振荡器，其特征在于，电感采用高q值的差分电感。

5.根据权利要求3所述的lc型压控振荡器，其特征在于，粗调节电容阵列采用二进制开关控制电容的打开与关闭。

6.根据权利要求2所述的lc型压控振荡器，其特征在于，细调电容阵列采用可变电容实现。

7.根据权利要求2所述的lc型压控振荡器，其特征在于，粗调节电容阵列包括m1、m2、m3、m4、m5共五个mos管，r1、r2两个电阻，c1、c2两个电容；c1一端连接输出outn，一端和m1、m2的s端以及r1的一端相连，m1、m2、m3的g端连接在一起通过a信号控制打开和关闭，m2的d端连地，m3的d端连地，c2的一端连接输出outp，一端和m1的d段、m3的s端、r2的一端相连，m4和m5的g端连在一起通过a信号的反控制，m4的d端连在r1的另一端，m4的s端和m5的s端连在一起，m5的d端连在r2的另一端。

8.根据权利要求2所述的lc型压控振荡器，其特征在于，输出缓冲器(103)包括m11、m12两个mos管，c11、c12、c13三个电容，r11、r12、r13、r14、r15五个电阻；m11的g端与c11的一端相连，其d端连接在vcc上，其s端和r11的一端以及von连在一起，c11的另一端和vin连在一起，m12的g端和c12的一端连在一起，m12的d端连接在vcc上，m12的s端和r12的一端以及vop连在一起，c12的另一端连在vip上，r11的另一端和r13的一端，c13的一端以及r12的另一端，r14的一端连在一起，r13的另一端连在gnd上，c13的另一端r14的另一端也连在gnd上。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的lc型压控振荡器，其特征在于，利用控制可编程尾电流源来控制压控振荡器的电流大小，进而来控制压控振荡器在振荡时信号的振幅。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的lc型压控振荡器，其特征在于，通过控制lc谐振回路(101)的电容值的大小来控制振荡频率以拓宽带宽。

技术总结
一种LC型压控振荡器，包括LC谐振回路、尾电流源、输出缓冲器；LC谐振回路通过电容阵列进而控制压控振荡器的谐振频率；尾电流源电路通过电阻开关阵列控制电流功耗和振幅的大小；输出缓冲器用于提高电路的输出驱动能力，改善信号的占空比；所述LC谐振回路分别与所述尾电流源、输出缓冲器连接；所述尾电流源分别与所述LC谐振回路、输出缓冲器连接；所述输出缓冲器分别与所述LC谐振回路、尾电流源连接。本发明可以通过控制可编程尾电流源来控制压控振荡器的电流大小，进而来控制压控振荡器在振荡时信号的振幅；通过控制电容值得大小来控制振荡频率可以有效的拓宽带宽。

技术研发人员：程泽,张佃伟,文武,杨立,张娜娜,孙欢聚,佟玲,严畅,石苑辰,梁佳琦,段冲,张思佳,魏慧婷,王跃昌,崔旭彤
受保护的技术使用者：北京时代民芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14