[发明专利]采用共模电压调节的可调谐LC振荡器

说明书

背景技术

典型的无线收发机使用至少一个高频振荡器在发射时产生调制载波或在接收时对输入的调制信号进行下变频。

对于许多无线标准(例如，GSM、WCDMA、蓝牙、WLAN等)来说，在无线电收发机中使用的振荡器的类型是LC型振荡器。出于成本原因，CMOS成为了设计无线收发机中的优选工艺。使用LC振荡器使得可以实现对于许多蜂窝、WPAN和WLAN系统来说可接受的相位噪声。然而，可能经常随输入功率的变化而观察到相位噪声性能的劣化。

发明内容

本发明提供了一种实现改善的相位噪声性能的LC振荡器。可变频振荡器包括可变电源、振荡器储能电路、包括MOS开关在内的可变电容电路、以及振荡器储能电路电压共模调节电路。当改变可变电容电路的电容以改变可变频振荡器的输出频率时，调节共模电压以减小在一个振荡周期中输出信号的偏移期间MOS开关在反型状态(inversionstate)与耗尽状态之间的转变。

通过结合参考附图来阅读和理解以下所述示例实施例的详细描述，将理解其他特征和优点，以下提供了附图的简要描述。

附图说明

图1是第一LC振荡器的图。

图2是另一LC振荡器的图。

图3是另一LC振荡器的图。

具体实施方式

以下给出了本发明的更详细描述。本领域技术人员将认识到，以下详细描述仅仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。得益于本公开的技术人员将容易想到本发明的其他实施例。现在将详细参考附图所示的本发明实施例。在所有附图以及下面的详细描述中将使用相同的参考指示符来表示相同或相似的部件。

参考图1，示出了具有改善的相位噪声性能的LC振荡器的图示。稳流源I耦合至电源电压Vdd，并向振荡器提供必要的电流以产生振荡条件并确保充分的振荡幅度。使用控制信号CTL_I来设置规定的(regulated)电流。稳流源I耦合至图1中被示为中心抽头电感器的电感器L。第一可变电容电路VC1和第二可变电容电路VC2与电感器L并联。电感器L、第一可变电容电路VC1和第二可变电容电路VC2共同构成谐振储能电路T。第一可变电容电路VC1可以基于被作为开关来控制的MOS晶体管，并且可以用于粗略地控制振荡器频率以执行频带调谐。

更具体地，在第一可变电容电路中，提供了n对MOS晶体管MT1，MT1’，MT2，MT2’，...，MTn，MTn’。所有的MOS晶体管的漏极和源极都连接在一起。MT1，MT2，...，MTn的栅极连接至储能电路T一侧的电路节点N1。MT1’，MT2’，...，MTn’的栅极连接至储能电路T相对侧的电路节点N2。成对的MOS晶体管的漏极和源极连接在一起并且连接至由n个缓冲器电路B1-Bn中相应的一个所产生的控制信号。响应于数字控制字BT，缓冲器电路导通或截止MOS晶体管对，以改变可变电容电路VC1的电容。

第二可变电容电路VC2可以是用于精确控制振荡器频率的模拟调谐电路。在所示的实施例中，变容二极管D1通过电容器C来AC耦合至振荡器储能电路的节点N1，变容二极管D1’通过电容器C’来AC耦合至振荡器储能电路的节点N2。结变容二极管(junction varicap)D1和D1’的控制电极连接在一起并连接至模拟调谐信号AT。

交叉耦合的晶体管对M、M’用于驱动储能电路并维持振荡。分别在节点N1和N2处得到输出信号OUTa和OUTb。

使用可变电阻器R来提供振荡器储能电路电压共模调节。使用控制信号CTL_R来设置可变电阻器R的电阻。使用可变电阻器R，可以针对限定的(规定的)电流来控制储能电路共模电压。通过执行该操作，可以最优地调节共模电压，使得MT1-MTn和MT1’-MTn’中的MOS调谐开关并不因振荡幅度而改变状态(从反型到耗尽，或反之亦然)。通过使MOS开关保持在对于振荡幅度不敏感的一个状态(反型或耗尽)，振荡器的相位噪声不会(由于MOS开关中的反型/耗尽变化)而变差，从而使振荡器相位噪声最小化。

换言之，根据频率来适配共模电压，以使频带开关VC1的AM至FM转换最小化。对于低频率，大多数MOS晶体管处于反型状态，从而增大了共模电压。对于高频，大多数MOS晶体管处于耗尽状态，从而减小了共模电压。可以通过经验或者通过仿真来得到针对不同频率的共模电压的具体所需设置，并将这些设置存储在用于控制共模电压的查找表中。在示例实施例中，得到以下值：

控制电路CTL提供控制信号BT、AT、CTL_I和CTL_R。